LONG THANH

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY

SUPE PHỐT PHÁT LONG THÀNH

1

1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NHÀ MÁY

SUPE PHỐT PHÁT LONG THÀNH

1.1.1. Lịch sử hình thành

Tên đầy đủ: NHÀ MÁY SUPE PHỐT PHÁT LONG THÀNH.

Tên giao dịch: LONG THÀNH SUPE PHỐT PHÁT PLANT.

Địa chỉ: KHU CÔNG NGHIỆP GÒ DẦU – XÃ PHƯỚC THÁI –

HUYỆN LONG THÀNH – TỈNH ĐỒNG NAI.

Việt Nam là một nước nông nghiệp, trong đó khu vực phía nam chiếm

hơn 50% tổng diện tích đất nông nghiệp của cả nước. Nhà máy Supe phốt

phát Long Thành ra đời trong chiến lược hình thành một nhà máy sản xuất

phân bón tầm cỡ tại khu vực phía Nam, với sự cống hiến của đội ngũ cán bộ

khoa học, các vị lãnh đạo Đảng và Nhà Nước từ bộ ngành đến cơ sở, từ Trung

Ương đến địa phương.

Nhà máy Supe phốt phát Long Thành được khởi công xây dựng vào

4/1988, sau 4 năm xây dựng, nhà máy đi vào sản xuất thử và tổ chức lễ khách

thành ngày 10 tháng 12 năm 1992.

Nhà máy Supe phốt phát Long Thành được xây dựng tại khu công

nghiệp Gò Dầu – xã Phước Thái – huyện Long Thành – tỉnh Đồng Nai, trên

diện tích 80.000m2 theo quyết định số 303/CNNG – TCNS ngày 17/07/1991

của Bộ Công nghiệp nặng nay là Bộ Công Thương.

Nhà máy Supe phốt phát Long Thành là một trong những đơn vị trực

thuộc Công ty Phân Bón Miền Nam. Tổng cục hoá chất thành lập Công ty

Phân Bón Miền Nam ngày 19/04/1976 theo quyết định 426/HC – QĐ. Nhà

máy sản xuất và tiêu thụ Supe lân, NPK, Axit Sunfuric (H2SO4) và các loại

hoá chất khác.

1.1.2. Quá trình phát triển

Toàn bộ dây chuyền sản xuất Axit Sunfuric (H2SO4) do Pháp chế tạo và

xây dựng theo thiết kế của Pháp, được nhà nước ta tiếp nhận từ chế độ cũ.

2

Công suất thiết kế ban đầu gồm 2 dây chuyền sản xuất chính:

Axit Sunfuric (H2SO4): 40.000 tấn/năm.

Supe phốt phát đơn: 100.000 tấn/năm.

Đầu năm 2004 nhà máy chính thức đưa thêm dây chuyền sản xuất phân

NPK vào hoạt động.

Tháng 08/2005 hoàn thành xây dựng và đưa vào sản xuất dây chuyền

sản xuất Axit Sunfuric số 2.

Sau gần 18 năm đi qua, tuy thành tích còn khiêm tốn nhưng quá trình

sản xuất, kinh doanh đã chứng tỏ nhà máy từng bước đi lên một cách vững

chắc. Từ sản lượng 52.000 tấn/năm phân bón sản xuất và tiêu thụ năm 1993

nay đã là 200.000 tấn/năm. Sản lượng Axit Sunfuric và các hoá chất khác

cũng tăng gấp 3 lần so với năm đầu vào sản xuất. Các mặt 3ang của nhà máy

luôn ổn định về chất lượng và đa dạng về chủng loại, được thị trường tín

nhiệm và đánh giá cao về chất lượng. Đội ngũ cán bộ điều hành sản xuất và

công nhân kỹ thuật của nhà máy đã trưởng thành và vận hành nhà máy an

toàn.

Nhà máy là đơn vị duy nhất tại miền Nam sản xuất và cung cấp loại

phân bón Supe lân, Axit Sunfuric cho khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long,

miền Đông Nam Bộ và Tp.Hồ Chí Minh… Ngoài ra, nhà máy còn sản xuất

nhiều loại phân bón Supe lân với mọi hàm lượng P2O5 để đáp ứng yêu cầu

khách hàng cho từng khu vực đất trồng, cây trồng.

Hiện nay nhà máy đã xây dựng và mở rộng thêm dây chuyền sản xuất

Supe phốt phát từ 10.000 tấn/năm lên 200.000 tấn/năm, dây chuyền sản xuất

NPK 50.000 tấn/năm, dây chuyền sản xuất Axit Sunfuric theo phương pháp

tiếp xúc kép với công suất 40.000 tấn/năm bằng công nghệ và TB hiện đại.

1.1.3. Định hướng phát triển trong tương lai

Để sẵn sàng hoà nhập với nền kinh tế trong nước và khu vực, phù hợp

với xu thế phát triển kinh tế của đất nước và thế giới, định hướng chiến lược

phát triển của nhà máy:

3

Tập trung đi vào chiều sâu, nghiên cứu cải tiến, đổi mới công nghệ

TB trong các dây chuyền sản xuất hiện có để nâng cao sản xuất và chất lượng

sản phẩm nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng cán bộ công nhân viên có trình độ

kỹ thuật, nghiệp vụ chuyên môn giỏi và tay nghề cao để đáp ứng yêu cầu hiện

đại hoá dây chuyền sản xuất.

Tập trung nghiên cứu, lập luận chứng minh khả thi đề nghị cấp trên

xét duyệt cho phép đầu tư xây dựng một dây chuyền sản xuất phân bón SA.

Thiết lập và duy trì hệ thống chất lượng theo tiêu chuẩn quốc tế ISO

9001 – 2000.

1.2. CƠ CẤU TỔ CHỨC VÀ CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY

1.2.1. Cơ cấu tổ chức

Sau gần 18 năm đi vào hoạt động, đội ngũ cán bộ điều hành và công

nhân kỹ thuật của Nhà máy đã và đang vận hành Nhà máy ngày càng ổn định

và phát triển.

Từ một nhóm 6 kỹ sư được điều từ Công ty Supe phốt phát Lâm Thao

vào làm nồng cốt, đến nay Nhà máy đã có đội ngũ đông đảo với tổng cộng

266 cán bộ công nhân viên bao gồm: 30 kỹ sư, 236 cán sự và công nhân lành

nghề đủ tiềm năng về nhân lực để vận hành toàn bộ hệ thống TB một cách an

toàn với công suất tối đa.

Nhà máy có 4 phân xưởng bao gồm:

- 1 phân xưởng Supe.

- 2 phân xưởng Axit.

- 1 phân xưởng phụ trợ là phân xưởng Cơ điện.

Ngoài ra, Nhà máy còn có các phòng ban phục vụ cho công tác quản lý

và tiêu thụ sản phẩm như: Phòng Kinh tế, Phòng Kế toán, Phòng Kỹ thuật,

Phòng Tổng hợp, Ban KCS.

4

1.2.2. Các hoạt động của nhà máy

Cùng với việc đẩy mạnh sản xuất kinh doanh Nhà máy cũng quan tâm

đến việc đẩy mạnh các hoạt động của Đảng, Công đoàn, Phụ nữ, Đoàn thanh

niên,…

Ngoài việc chăm lo đời sống của Cán bộ công nhân viên luôn là mục

tiêu quan trọng mà tập thể lãnh đạo và các đoàn thể tập trung bàn bạc nhằm

tạo công ăn việc làm nâng cao đời sống cả về vật chất và tinh thần của gần

266 Cán bộ công nhân viên. Hàng năm Nhà máy đều tổ chức cho Cán bộ

công nhân viên đi tham quan, nghỉ mát, phát động phong trào văn hoá văn

nghệ, thể dục thể thao thường xuyên.

Nhà máy còn chú trọng thực hiện các chính sách xã hội ở địa phương,

hưởng ứng phong trào đền ơn đáp nghĩa, nhà tình thương, tham gia phong

trào xóa đói giảm nghèo, đóng góp hàng trăm triệu cho đồng bào ở địa

phương bị thiên tai lũ lụt, thăm và tặng quà cho đồng bào nghèo ở Tỉnh Đồng

Nai, Long An, Tiền Giang, Vĩnh Long,…

Trong sản xuất Nhà máy đặc biệt chú trọng tới công tác an toàn lao

động và vệ sinh môi trường.

1.2.3. Thành tích ghi nhận qua các năm

Nhà máy Supe phốt phát Long Thành là Nhà máy cung cấp chủ yếu

super lân và axit cho các tỉnh phía Nam trong những năm qua nên được các

đồng chí lãnh đạo Đảng và Nhà nước quan tâm động viên.Vì thế cùng với sự

phát triển của nông nghiệp phía Nam Nhà máy cũng đã đạt được những thành

tựu không nhỏ như:

- Năm 1998 Công ty Phân bón Miền Nam tặng cờ đơn vị thi đua tiên tiến.

- Năm 2000 Công ty Phân bón Miền Nam tặng cờ đơn vị thi đua xuất

sắc hoàn thành kế hoạch sản xuất kinh doanh.

- Năm 2001 UBND TP.Hồ Chí Minh tặng bằng khen và cờ đơn vị hoàn thành

xuất sắc nhiệm vụ.

- Năm 2001 Tổng công ty Hoá chất Việt Nam tặng cờ đơn vị thi đua xuất sắc.

5

- Năm 2002 Nhà nước phong tặng huân chương lao động hạng ba.

Ngoài ra Nhà máy cũng nhận được các giải thưởng, giấy chứng nhận khác

khác như:

- Giấy chứng nhận Huy chương vàng phân bón supe phốt phát đơn tại Cần

Thơ năm 1993.

- Giấy chứng nhận Huy chương vàng sản phẩm PA do ban tổ chức hội chợ

nông nghiệp quốc tế 95.

- Giấy chứng nhận giải thưởng Bông lúa vàng năm 1997 do Bộ Nông nghiệp

và Phát triển Nông thôn tổ chức hội chợ nông nghiệp quốc tế tại Cần Thơ.

- Giấy chứng nhận sản phẩm được bạn nghe đài bình chọn Topten phân bón

và thuốc bảo vệ thực vật năm 2000 do Đài tiếng nói nhân dân TP.Hồ Chí

Minh tổ chức.

- Giấy khen cho đơn vị tài trờ chính cho hội thi Nhà nông đua tài tỉnh Ninh

Thuận lần thứ V năm 2004.

- Giấy chứng nhận đạt danh hiệu hàng Việt Nam chất lượng cao năm 2006 do

người tiêu dùng bình chọn qua cuộc điều tra của báo Sài Gòn Tiếp thị.

- Giấy chứng nhận thương hiệu “Vàng Chất Lượng” của doanh nghiệp phục

vụ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn năm 2006 do Ban chỉ đạo Chương

trình xúc tiến Thương mại – Xây dựng và Phát triển Thương hiệu Vàng chất

lượng.

1.3. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY

Đầu tiên Nhà máy được xây dựng tại Đồng Tâm – Tiền Giang. Đây là

nơi có giao thông thuận lợi, diện tích rộng. Tuy nhiên do cường độ đất đai ở

đây rất thấp (khoảng 0,2kg/cm2) nên không thể đóng bê tông xây dựng với áp

lực 1 – 1,4kg/cm2.

Sau đó Nhà máy được dời về Thủ Đức – Tp.Hồ Chí Minh với tên gọi

Solube trước khi được chính thức xây dựng với cái tên Supe phốt phát Long

Thành tại Đồng Nai.

6

Nhà máy Supe phốt phát Long Thành được xây dựng tại Khu công

nghiệp Gò Dầu – Xã Phước Thái – Huyện Long Thành – Tỉnh Đồng Nai. Nơi

đây có độ bền móng rất tốt đảm bảo cho các công trình có khối lượng lớn.

Phía Đông Nhà máy cách quốc lộ 51 khoảng 1200m thuận tiện cho việc vận

chuyển hàng hoá bằng đường bộ. Phía Tây giáp với sông Thị Vải rất thuận

tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu từ cảng Hải Phòng theo đường biển tới

bờ biển Vũng Tàu, rồi ngược theo sông Thị Vải tới Nhà máy và vận chuyển

sản phẩm đến Đồng bằng sông Cửu Long.

1.4. SƠ ĐỒ NHÂN SỰ

7

8

CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AXIT SUNFURIC CỦA

XƯỞNG SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC SỐ 2

9

2.1. ỨNG DỤNG CỦA AXIT SUNFURIC

Axit sunfuric là một hóa chất cơ bản được dùng rất nhiều trong các

ngành công nghiệp, nhất là trong sản xuất phân khoáng, các loại muối, các

axit khác và các sản phẩm hữu cơ (chế tạo sơn, bột màu, chất tạo khói, chất

nổ,…). Ngoài ra nó còn được dùng trong ngành lọc dầu, luyện kim, gia công

kim loại, chế tạo sợi nhân tạo, làm chất hút ẩm,…

Sản phẩm của xưởng axit sunfuric số 2 chủ yếu phục vụ sản xuất supe

lân của nhà máy và một phần thương phẩm cung cấp cho các nhu cầu khác

của thị trường.

2.2. QUY CÁCH SẢN PHẨM

2.2.1. Sản phẩm chính

Sản phẩm chính của xưởng sản xuất axit sunfuric số 2 là:

- Quy cách: hàm lượng H2SO4 98 ± 0,5%

- Sản lượng: 40000 tấn/năm

Trong đó:

- Axit thương phẩm: 25000 ÷ 30000 tấn/năm

- Axit dùng nội bộ cho sản xuất supe đơn tại nhà máy: 10000 ÷

15000 tấn/năm.

Bao gói:

- Bơm trực tiếp sang thùng chứa axit của xưởng supe phốt phát.

- Đóng trong can nhựa hoặc xitéc chuyên dùng tùy theo yêu cầu

của khách hàng.

2.2.2. Sản phẩm phụ

- Hơi nước bão hòa:

+ Áp suất : 25kg/cm2

+ Nhiệt độ : 197oC

+ Năng suất : 6 tấn/h

10

- Hơi nước được dùng nội bộ một phần nhỏ để nấu lưu huỳnh và

duy trì nhiệt độ lưu huỳnh ở dạng lỏng. Phần còn lại được bán cho nhà máy

khác trong khu vực.

2.3. TÍNH CHẤT CỦA AXIT SUNFURIC, SO2, SO3

2.3.1. Khái niệm chung về axit sunfuric

Axit sunfuric là hợp chất của anhydrit sunfuric với nước. Công thức

hóa học SO3.H2O hoặc H2SO4. Thành phần của axit được biểu thị bằng công

thức H2SO4, có trọng lượng phân tử là 98,08. Trong kỹ thuật, axit sunfuric là

một HH của SO3 và H2O theo phản ứng:

n SO3 + H2O = H2SO4 + (n – 1) SO3

Tùy theo tính chất phân tử của H2O và SO3 tạo thành axit sunfuric có

nồng độ khác nhau:

+ n > 1 tạo thành ôlêum

+ n = 1 tạo thành monohydrate

+ n <1 tạo thành axit loãng

2.3.2. Tính chất lý học của axit sunfuric

Axit sunfuric khan là một chất lỏng không màu, sánh (trọng lượng

riêng ở 20oC là 1,8305g/cm3), kết tinh ở 10,37oC. Ở nhiệt độ 296,2oC, áp suất

thường (760 mmHg) thì axit sunfuric bắt đầu sôi và bị phân hủy cho tới khi

tạo thành HH đẳng phí. HH đẳng phí này có chứa 98,3% H2SO4; 1,7% H2O và

sôi ở 336,5oC.

Axit sunfuric có thể kết hợp với nước và SO3 theo tỷ lệ bấy kỳ, khi đó

tạo thành một số hợp chất có các tính chất khác nhau.

2.3.2.1. Tỷ trọng của axit sunfuric

Khi tăng nồng độ H2SO4 tỷ trọng của dung dịch cũng tăng lên, khi nồng

độ H2SO4 đạt 98,3% thì tỷ trọng đạt giá trị cực đại (d = 1,836g/cm3) và tỷ

trọng lại bị giảm đi khi nồng độ H2SO4 là 100% (d = 1,8305g/cm3).

11

2.3.2.2. Áp suất hơi trên bề mặt dung dịch axit sunfuric

Ở cách xa điểm sôi, trên mặt các dung dịch axit sunfuric chỉ có hơi

nước.

Ở cùng một nhiệt độ, khi tăng nồng độ axit, áp suất hơi trên bề mặt

dung dịch giảm.

Ở nhiệt độ thấp, dung dịch axit đậm đặc, áp suất hơi nước rất nhỏ. Dựa

trên cơ sở đó người ta dùng axit sunfuric đặc để sấy khô KK hoặc các khí

khác.

2.3.2.3. Nhiệt độ sôi của axit sunfuric

Khi làm bay hơi và đun sôi (axit có nồng độ từ 70% H2SO4 trở xuống)

thì chỉ có hơi nước bốc lên pha khí.

Trên mặt dung dịch axit, khi nồng độ càng tăng song song với sự bốc

hơi của nước còn có hơi của H2SO4 bốc lên, cả hai cùng nằm trong pha khí.

Nếu nồng độ axit nhỏ hơn 98,3% H2SO4, hàm lượng H2SO4 trong pha

hơi ít hơn trong pha lỏng. căn cứ vào đó, người ta cô đặc axit chỉ đạt được đến

nồng độ không quá 98,3% H2SO4.

Khi nhiệt độ trên 100oC ở áp suất khí quyển, dung dịch H2SO4 sẽ sôi.

Càng tăng nồng độ axit nhiệt độ sôi càng tăng lên cho đến khi đạt được nồng

độ 98,3% H2SO4, nhiệt độ sôi đạt cực đại 336,6oC. Tuy nhiên, nếu vẫn tăng

nồng độ thì nhiệt độ sôi lại giảm xuống.

2.3.2.4. Độ nhớt

Độ nhớt của dung dịch H2SO4 ảnh hưởng nhiều đến:

- Sự vận chuyển chất lỏng trong các đường ống.

- Hệ số truyền nhiệt của axit.

Độ nhớt càng cao, sức cản thủy lực trong đường ống càng lớn và hệ số

truyền nhiệt càng giảm.

Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt dung dịch axit giảm.

12

2.3.2.5. Nhiệt pha loãng và nhiệt trộn

Khi pha nước vào axit, nhiệt tỏa ra rất mạnh gọi là nhiệt pha loãng.

Khi trộn 2 loại axit có nồng độ khác nhau cũng tỏa ra nhiệt gọi là nhiệt

trộn.

2.3.2.6. Độ dẫn điện

Độ dẫn điện của dung dịch lớn nhất ở nồng độ 30% H2SO4 rồi lại giảm

dần.

2.3.3.Tính chất của khí SO2

Khí SO2 có trọng lượng phân tử 64,06; ở nhiệt độ thường SO2 là một

chất khí không màu và có mùi đặc biệt (gây xốc).

Khí SO2 dễ hòa tan trong nước, 1 thể tích nước ở 20oC hòa tan được 40

thể tích SO2, kèm theo sự tỏa nhiệt và tạo thành axit sunfurơ (H2SO3).

Khi tăng nồng độ của dung dịch axit từ 0% đến 85,8% H2SO4, độ hòa

tan của khí SO2 giảm dần và tan ít nhất ở nồng độ 85,8% H2SO4, sau đó độ

hòa tan lại tăng lên khi tiếp tục tăng nồng độ.

Khi tăng nhiệt độ dung dịch axit, độ hòa tan của SO2 vào axit càng

giảm.

Khi có mặt của chất xúc tác V2O5, khí SO2 được oxy hóa tạo thành SO3.

2.3.4. Tính chất của khí SO3

Khí SO3 có trọng lượng phân tử 80,056; ở điều kiện thường SO3 là một

chất khí không màu. Ở ngoài trời, khí SO3 kết hợp với hơi ẩm trong KK sinh

ra mù axit H2SO4.

Khi nén khí SO3 ở nhiệt độ 44,75oC nó sẽ chuyển thành chất lỏng

không màu.

Gặp nước khí SO3 phản ứng rất mạnh và tỏa nhiệt lớn tạo thành axit

sunfuric.

13

2.4. QUY CÁCH NGUYÊN LIỆU VÀ NHIÊN LIỆU

2.4.1. Lưu huỳnh (S)

Lưu huỳnh nguyên tố là một trong những dạng nguyên liệu tốt nhất để

sản xuất axit sunfuric vì:

- Dùng lưu huỳnh làm đơn giản được quá trình công nghệ, tiết kiệm

được kinh phí đầu tư, tiết kiệm được chi phí nguyên liệu do lưu huỳnh có giá

thành không cao.

- Khi đốt lưu huỳnh ta thu được HH khí có hàm lượng SO2 và O2 cao.

Điều này rất quan trọng trong quy trình sản xuất Axit Sunfuric theo phương

pháp tiếp xúc.

- Lưu huỳnh chứa rất ít tạp chất (đặc biệt là các hợp chất của Asen) và

khi cháy không tạo xỉ nên đơn giản được dây chuyền sản xuất đi rất nhiều

(bớt được các TB đặc biệt để làm sạch khí).

- Khi sản xuất với quy mô lớn và xa nguồn nguyên liệu thì lưu huỳnh lại

là nguyên liệu rẻ tiền.

Tính chất của lưu huỳnh:

Lưu huỳnh có trọng lượng phân tử là 32,06. Ở nhiệt độ thường, lưu

huỳnh ở dạng rắn. Lưu huỳnh dạng rắn có 2 dạng thù hình.

Bảng 2.1. Tính chất của lưu huỳnh

Tính chất S tinh thể hình thoi S tinh thể hình khối

Trọng lượng riêng (g/m3) 2,07 1,96

Vùng ổn định (oC) ≤ 95,6 95,6 – 119,3

Nhiệt độ nóng chảy (oC) 112,8 119,3

Nhiệt nấu chảy (Calo) 9,4 10,8

14

Lưu huỳnh dẫn nhiệt và dẫn điện kém, không hoà tan trong nước. Khi

chảy lỏng, thể tích tăng lên 15%. Ở 112,8oC dạng hình thoi và ở 119,3oC dạng

hình khối, lưu huỳnh là chảy lỏng có màu vàng, dễ linh động, độ nhớt thấp.

Nếu cứ tăng nhiệt độ lên, độ nhớt lại tăng cao. Ở 160oC, lưu huỳnh có màu

nâu và ở 190oC lưu huỳnh chuyển sang màu nâu thẫm và độ nhớt rất cao.

Nhưng nếu cứ tiếp tục tăng nhiệt độ thì độ nhớt của lưu huỳnh lại giảm

xuống. Đến 300oC, độ nhớt tối thiểu và linh động. Khi nhiệt độ đạt 444,6oC

lưu huỳnh sẽ sôi lên.

Hơi lưu huỳnh gồm cả S8, S6, S4 và S2. Ở khoảng 900oC, hơi lưu huỳnh

tồn tại chủ yếu ở dạng S2, có màu vàng đỏ. Ở nhiệt độ trên 1600oC, hơi lưu

huỳnh bắt đầu phân hủy thành nguyên tử S.

Ở điều kiện bình thường lưu huỳnh tồn tại dạng S8, khi nhiệt độ tăng

lên đến 180oC vòng S8 bắt đầu bị phá vỡ tạo thành chuỗi mắc xích dài do đó

sẽ làm tăng độ nhớt của lưu huỳnh lỏng. Về sau, cứ tăng cao nhiệt độ lên, độ

nhớt của lưu huỳnh lại giảm.

Nhiệt độ bốc cháy của lưu huỳnh là 160 – 260oC nhưng tốc độ cháy còn

nhỏ. Cần chú ý trong quá trình bốc dỡ lưu huỳnh bột từ tàu biển lên, tránh va

chạm kim loại dễ làm cho lưu huỳnh bốc cháy.

Như trên đã nói, dây chuyền sản xuất của Nhà máy chọn lưu huỳnh rắn

làm nguyên liệu và phải đảm bảo các tạp chất có trong lưu huỳnh không vượt

quá:

Hàm lượng Asen không quá 0,0005%.

Hàm lượng Bitum không quá 0,2%. Nếu hàm lượng Bitum cao quá

0,2% khi cháy trong lò đốt lưu huỳnh, Bitum sẽ tạo thành CO2 và H2O, H2O

không làm hại đến V2O5 ở nhiệt độ cao, nhưng khi ở nhiệt độ thấp nhất 270oC,

hơi nước sẽ kết hợp với SO3 tạo thành mù Axit H2SO4 ở tháp hấp thụ sẽ gây

tổn thất lưu huỳnh và gây ô nhiễm môi trường.

15

2.4.2. Các nguồn nguyên liệu chứa lưu huỳnh khác

Nguyên liệu sản xuất Axit Sunfuric rất phong phú và đa dạng. Ngoài

nguồn nguyên liệu là lưu huỳnh nguyên tố ta có thể dùng một số nguồn khác:

quặng pyrit sắt, muối sunfat, Hydrosunfua (H2S) và một số chất thải khác.

2.4.2.1.Quặng pyrit sắt

Pyrit thường:

Thành phần chủ yếu là FeS2 chứa 53,44% S và 46,56% Fe. Quặng

pyrite thường gặp là một khoáng vật màu vàng xám, khối lượng đổ đống

khoảng 2200 – 2400kg/m3, trong quặng có lẫn nhiều tạp chất như: hợp chất

của Cu, Zn, Ag, Se, Si, các muối Cacbonat, Sunfat Canxi,.. Vì vậy hàm lượng

lưu huỳnh trong quặng khoảng 30 – 52%.

Ở miền Bắc nước ta mới chỉ phát hiện một số mỏ pyrit, nhưng nói

chung hàm lượng lưu huỳnh thấp (khoảng 20 – 30% S), trữ lượng không lớn

lắm.

Pyrit tuyển nổi:

Là loại quặng thu được trong quá trình làm giàu quặng theo phương

pháp tuyển nổi. Cứ tuyển 100 tấn quặng thu được 80 – 85 tấn pyrit tuyển nổi.

Nhưng loại này có kích thước rất nhỏ (khoảng 0,1mm) và độ ẩm khá lớn (12

– 15%) gây khó khăn cho quá trình vận chuyển và đốt. Vì vậy trước khi sử

dụng phải sấy để giảm hàm ẩm xuống.

Pyrit lẫn than:

Pyrit lẫn than tuy có hàm lượng S lớn (33 – 42%) nhưng không thể đốt

ngay để sản xuất axit sunfuric vì hàm lượng cacbon trong đó rất lớn, khi cháy:

Nhiệt lượng tỏa ra rất lớn, làm nhiệt độ khí tăng cao, có thể làm cho lò đốt

mau chóng bị phá hủy.

Tiêu tốn nhiều oxi làm giảm nồng độ SO2 và O2 trong khí lò, gây khó

khăn cho các giai đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất.

Vì vậy phải nghiền và rửa quặng lẫn than để giảm hàm lượng cacbon

trong quặng xuống 3 – 6%.

16

2.4.2.2.Các chất thải có chứa lưu huỳnh

Khí lò luyện kim màu:

Khí lò trong quá trình đốt cháy các quặng kim loại màu như: quặng

đồng, kẽm, thiếc,…có chứa nhiều SO2. Đây là nguồn nguyên liệu rẻ tiền để

sản xuất Axit Sunfuric. Ngoài ra việc thu hồi SO2 trong khí lò còn tăng cường

bảo vệ sức khoẻ cho công nhân và người dân xung quanh nhà máy.

Khí Hydro Sunfua:

Khi cốc hóa than, khoảng 50% tổng lượng lưu huỳnh có trong than sẽ

đi theo khí cốc, chủ yếu ở dạng H2S (95%).

Từ H2S có thể sản xuất Axit Sunfuric theo phương pháp tiếp xúc ướt

hoặc đem sản xuất lưu huỳnh nguyên tố.

Thu hồi lượng H2S này không những có ý nghĩa kinh tế mà còn đảm

bảo điều kiện vệ sinh công nghiệp.

Khói lò:

Khi đốt than trong lò của các nồi hơi, lưu huỳnh và các hợp chất của nó

có trong than sẽ chuyển thành SO2. Đây là nguồn nguyên liệu đáng kể để sản

xuất Axit Sunfuric. Tuy nhiên muốn sử dụng nó phải giải quyết vấn đề thu hồi

và làm giàu khí SO2 hay thiết lập sơ đồ sản xuất Axit Sunfuric từ SO2 nghèo.

Axit Sunfuric thải:

Sau khi dùng Axit Sunfuric làm tác nhân hút nước, tinh chế dầu mỏ,

sunfo hoá các hợp chất hữu cơ,… sẽ thu được chất thải chứa nhiều H 2SO4 (20

– 50%). Trong công nghệ gia công kim loại và chế tạo máy, sau khi rửa kim

loại cũng thu được chất thải chứa 2 – 4% H2SO4, chất thải khi sản xuất TiO2

chứa 15 – 20% H2SO4.

Có 3 hướng sử dụng chất thải này:

+ Tách các tạp chất rồi cô đặc để thu hồi Axit Sunfuric.

+ Phân huỷ nhiệt thu hồi khí SO2 để sản xuất Axit Sunfuric.

+ Sử dụng trực tiếp vào những mục đích không cần Axit sunfuric sạch.

17

2.4.3. KK

KK chứa 21% Oxy và 79% Nitơ. Oxy dùng trong oxy hoá S thành SO2

và sau đó oxy hóa SO2 thành SO3 với sự có mặt của xúc tác V2O5.

KK phải được lọc sạch ở bộ lọc P-1002 và được đưa đi sấy khô ở tháp

sấy F-1001 đến độ ẩm chỉ còn nhỏ hơn 0,01% (theo % thể tích) hay 0,08g/m3

khí. Nếu vượt quá độ ẩm này sẽ sinh ra nhiều mù Axit ở tháp hấp thụ (F-1002

và F-1003).

2.4.4. KK nén

KK nén được sấy khô và tách dầu có áp suất 5kg/cm2 cung cấp cho các

van điều chỉnh tự động của bộ phận máy đo kiểm tra.

KK nén lấy từ máy nén đặt bên xưởng Supe phốt phát đưa sang. Sau

khi tách dầu và sấy khô sẽ chứa trong thùng chứa KK nén, cấp dầu cho bộ

phận máy đo kiểm tra.

+ Nhu cầu cung cấp : 130m3/h

+ Áp suất : 5kg/cm2

+ Chất lượng : KKK đã khử dầu, khử bụi.

2.4.5. Nước mềm cung cấp cho nồi hơi, làm lạnh axit, pha loãng axit

Nước mềm được chế biến tại xưởng sản xuất và được bơm lên thùng

chứa G-1008.

Lượng nước mềm cần dùng cho nồi hơi: 7,5 tấn/h.

Nước làm lạnh Axit là nước tuần hoàn tưới cho các dàn làm lạnh Axit.

Yêu cầu nước tuần hoàn có độ pH = 8,5 – 9; nhiệt độ cao nhất 35oC, lượng

nước dùng khoảng 250m3/h.

Nước mềm dùng để pha vào Axit Monohydrat ở thùng tuần hoàn và

pha loãng Axit xuống 76%, lượng nước mềm cần dùng 600kg/h đến

1000kg/h.

Ngoài ra còn có một lượng nhỏ nước bổ sung do bay hơi.

18

2.4.6. Hơi nước

Hơi nước bão hoà dùng để nấu chảy lưu huỳnh ở thùng nấu chảy G-

1002, gia nhiệt tại các thùng lắng, thùng chứa (G-1003, G-1004) và đưa vào

bao hơi các đường ống dẫn lưu huỳnh lỏng.

Áp suất của hơi bão hòa cung cấp cho G-1002 là 6kg/cm2.

Hơi nước bốc ra từ nồi hơi D-1002 với áp suất 25kg/cm2 được giảm áp

xuống 6kg/cm2, sau đó hòa vào mạng chung của nhà máy.

2.4.7.Dầu D.O

Dùng để khởi động xưởng. Theo kế hoạch mỗi năm một lần, sau kỳ

ngừng máy sửa chữa lớn thì cần một lượng dầu để khởi động lại xưởng.

+ Lượng tiêu hao : 1kg/ 1 tấn sản phẩm

+ Nhiệt độ dầu đốt : 90oC

+ Áp lực dầu cần cấp : 8kg/cm2

2.5. CÁC QUÁ TRÌNH XẢY RA TẠI PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT AXIT

SUNFURIC

2.5.1.Quá trình hóa lỏng lưu huỳnh

Bể hoá lỏng lưu huỳnh để hở, gồm 3 ngăn:

Ngăn 1: hoá lỏng lưu huỳnh bằng hệ thống ống lồng ống, hơi nước bão

hoà đi trong ống, gia nhiệt cho lưu huỳnh rắn bên ngoài.

Ngăn 2: lưu huỳnh lỏng được dẫn sang bể lắng để xảy ra quá trình lắng

tự nhiên, các hạt bụi thô được lắng dưới tác dụng của trọng lực.

Ngăn 3: lưu huỳnh lỏng sau khi được lắng tự nhiên sẽ tự chảy tràn sang

ngăn này. Quá trình này xem tương đương một quá trình lọc nhằm tách

thêm một phần bụi mịn từ quá trình hoá lỏng quặng.

Lưu huỳnh rắn sau khi hóa lỏng sẽ được bơm ly tâm bơm qua bét phun

đi vào lò đốt. Trên đường ống dẫn lưu huỳnh lỏng từ ngăn 3 đến lò đốt vẫn sử

dụng hệ thống ống lồng ống để duy trì nhiệt độ của lưu huỳnh tránh lưu

huỳnh bị giảm nhiệt độ gây tắt ống.

19

2.5.2.Quá trình oxy hóa lưu huỳnh thành SO2

S + O2 SO2 + 297,322 kJ/mol

Đây là phản ứng tỏa nhiệt, giảm thể tích do đó để tăng lượng SO2 tạo ra

ta có thể:

- Tăng lượng Oxy trong KK vào lò đốt.

- Giảm nhiệt độ.

Tuy nhiên, nếu tăng quá nhiều lượng Oxy thì nồng độ SO2 sẽ giảm do

HH ra lò đốt còn quá nhiều KK.

Ta phải duy trì nhiệt độ lưu huỳnh nóng chảy ở 140oC vì ở nhiệt độ này

lưu huỳnh có độ nhớt thấp. Để tránh đóng rắn lưu huỳnh (to = 119,3oC) làm tắt

ống bét phun ta phải gia nhiệt cho lưu huỳnh bằng hơi nước. Để tránh tạo mù

Axit ở các công đoạn sau ta phải sấy khô KK trước khi đưa vào lò đốt. Lượng

hơi nước trong KKK không quá 0,01% thể tích.

Có thể xảy ra hiện tượng lưu huỳnh thăng hoa do lưu huỳnh chưa cháy

hết, khi làm nguội khí chứa lưu huỳnh thì lưu huỳnh sẽ đóng rắn lại gây tắt

TB hay ống dẫn. Nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là do thiếu KK hay

nhiệt độ cháy quá thấp và thường xảy ra khi khởi động hay dừng xưởng. Để

tránh tình trạng đó người ta thường tiến hành đốt dầu DO trước khi phun lưu

huỳnh vào đốt, nhằm sấy hệ thống tạo độ đồng đều trong hệ thống đồng thời

tránh sự nóng cục bộ khi đốt lưu huỳnh (do lưu huỳnh cháy toả nhiệt rất

mạnh). Nếu khi đốt lưu huỳnh có màu vàng sáng thì lưu huỳnh cháy hoàn

toàn còn có màu da cam tối hay nâu là lưu huỳnh chưa cháy hết.

2.5.3. Quá trình oxy hóa SO2 thành SO3

Phản ứng oxy hóa SO2: SO2 + ½ O2 → SO2 + Q

Đây là phản ứng tỏa nhiệt (thay đổi theo nhiệt độ) và giảm thể tích do

đó để tăng lượng SO3 tạo ra ta có thể: làm tăng áp suất và giảm nhiệt độ dẫn

đến mức chuyển hóa cân bằng tăng.

*Cơ chế quá trình oxy hóa SO2

Gồm 7 giai đoạn:

20

SO2 và O2 từ pha khí chuyển tới bề mặt ngoài xúc tác.

SO2 và O2 thấm vào lỗ xốp xúc tác.

Hấp thụ SO2 và O2.

SO2 phản ứng trên mặt xúc tác.

Nhả SO3.

Từ lỗ xốp SO3 chuyển ra mặt ngoài tiếp xúc.

SO3 chuyển vào pha khí.

Trong điều kiện sản xuất, tốc độ oxy hóa có ý nghĩa rất lớn vì nó quyết

định lượng SO2 oxy hóa được trong một đơn vị thời gian, trên một đơn vị thể

tích xúc tác và do đó quyết định lượng xúc tác cần dùng, kích thước tháp

chuyển hóa, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác,…

Tốc độ phản ứng oxy hóa SO2 được đặc trưng bằng hằng số tốc độ:

k = k0. exp(-E/RT)

Trong đó:

k0: hệ số thực nghiệm đặc trưng cho chất xúc tác, không phụ thuộc

nhiệt độ.

E: năng lượng hoạt hóa của phản ứng, J/mol.

E/RT: biểu thị phần phân tử có năng lượng ≥ E, tức là phần va chạm có

hiệu quả dẫn đến việc tạo thành phân tử SO3.

Khi tăng nhiệt độ và giảm năng lượng hoạt hóa thì hằng số tốc độ tăng.

Phản ứng oxy hóa SO2 trong hệ đồng thể không xúc tác có năng lượng

hoạt hóa rất lớn (khoảng 120kJ/mol). Vì vậy tốc độ phản ứng vô cùng chậm

có thể xem như phản ứng không xảy ra ngay cả ở nhiệt độ cao. Sở dĩ khi

không có xúc tác, phản ứng oxy hóa SO2 có năng lượng hoạt hóa lớn là vì

phải tiêu tốn năng lượng để phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

oxy, sau khi nguyên tử oxy mới tham gia phản ứng với SO2:

SO2 + O2 = SO3 + O - 148,3 kJ/mol

21

Khi có mặt chất xúc tác rắn (quá trình oxy hóa dị thể), năng lượng hoạt

hóa giảm và do đó tốc độ phản ứng oxy hóa tăng lên rất nhiều. Có rất nhiều

chất có khả năng xúc tác cho phản ứng oxy hóa SO2.

2.5.3.1. Chất xúc tác cho quá trình oxy hóa SO2

2.5.3.1.1. Giới thiệu vài loại xúc tác cho phản ứng oxy hóa SO2

Xúc tác kim loại:

Có rất nhiều kim loại có khả năng xúc tác cho phản ứng oxy hóa SO2.

Các kim loại khác nhau trong nhóm platin cũng có khả năng xúc tác

cho phản ứng oxy hóa SO2 nhưng hoạt tính thấp hơn: Pt > Rh > Ir > Pd

Ngoài ra, hợp kim của vàng, bạc với Pt, molipden,…cũng có hoạt tính

cao.

Pt là xúc tác hay được sử dụng vì:

Ưu điểm: có hoạt tính rất cao, nhiệt độ hoạt tính thấp.

Nhược điểm: dễ bị ngộ độc, nhất là khi có mặt As, giá thành cao.

Để tăng hoạt tính của xúc tác và giảm giá thành, cho Pt rải đều trên các

chất mang khác nhau như amiang, silicagel,…

Xúc tác oxit kim loại:

Oxit sắt: rẻ tiền, dễ kiếm, có nhiệt độ hoạt tính khá cao, ít nhạy độc đối

với các tạp chất có trong khí lò. Nhưng ở nhiệt độ nhỏ hơn 6250C, nó

dễ bị chuyển thành sunfat sắt kém hoạt động nên mức chuyển hóa SO2

trên xúc tác này không vượt quá 0,5. Vì vậy chỉ dùng chất xúc tác sắt

oxit khi không yêu cầu mức chuyển hóa cao.

Crom oxit: có hoạt tính ban đầu tương đối cao, nhưng sau một thời gian

làm việc bị chuyển thành dạng crom sunfat nên hoạt tính giảm.

Oxit đồng, mangan, thiếc, titan, molipden,… ở nhiệt độ cao (khoảng

7000C) cũng có hoạt tính đối với phản ứng oxy hóa SO2.

Oxit vanadi: dạng nguyên chất có hoạt tính không cao đối với phản ứng

oxy hóa SO2 nhưng khi có thêm các chất phụ gia khác như SiO2 (ở

dạng tự do hay liên kết) và các hợp chất của kim loại kiềm thì xúc tác

22

vanadi có hoạt tính cao, trong đó SiO2 chiếm phần chủ yếu trong xúc

tác và quyết định cấu trúc bên trong của xúc tác nên quyết định hoạt

tính xúc tác.

2.5.3.1.2. Xúc tác vanadi oxit

Gồm 3 phần chính:

V2O5: 5 – 12%, là thành phần hoạt tính của xúc tác.

Muối của kim loại kiềm (K, Na, Rb, Li, Cs), là chất kích động, làm

tăng hoạt tính xúc tác lên hàng trăm lần. Tỉ lệ kim loại kiềm và vanadi

dao động trong phạm vi khá rộng, từ 1:1 đến 6:1. Khi tăng tỉ lệ này,

nhiệt độ hoạt tính của xúc tác sẽ giảm và độ bền nhiệt sẽ tăng. Ngoài

nhóm kim loại kiềm, các nguyên tố nhóm Lantan cũng là chất kích

động tốt cho xúc tác vanadi.

SiO2: ở dạng xốp (như đá diatomit, silicagel,…) đóng vai trò là chất

mang.

Ngoài ra người ta còn tìm cách đưa hầu hết các nguyên tố trong bảng

hệ thống tuần hoàn vào xúc tác vanadi nhằm tăng hoạt tính, tăng độ bền cơ và

nhiệt,… của chất xúc tác.

Tóm lại, tuy hoạt tính của xúc tác V2O5 thấp hơn so với xúc tác Pt

nhưng giá thành lại rẻ hơn rất nhiều (từ 2 – 4 lần).

2.5.3.1.3. Sơ lược lý thuyết về xúc tác cho phản ứng oxy hóa SO2

*Cơ chế của phản ứng oxy hóa SO2 trên xúc tác

Phản ứng giữa các chất khí trên bề mặt chất xúc tác rắn thường gồm

mấy bước sau:

Các chất phản ứng từ pha khí khuếch tán đến bề mặt ngoài của xúc tác,

sau đó tiếp tục khuếch tán vào bề mặt bên trong (các mao quản) của

xúc tác.

Tiến hành phản ứng giữa các chất ban đầu trên bề mặt chất xúc tác.

Sản phẩm phản ứng khuếch tán từ bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài của

xúc tác, sau đó nhả khỏi xúc tác đi vào pha khí.

23

*Xúc tác vanadi có phụ gia (chất kích động) kim loại kiềm trên chất

mang silic đioxit

Cơ cấu của xúc tác

Bằng nghiên cứu quang phổ hồng ngoại, người ta xác định được trong

chất xúc tác vanadi oxit phụ gia kim loại kiềm, chất mang SiO2 có hình thái

các hợp chất Kali sunfovanadat V2O5.K2O.SO3 (V2O5.K2SO4) hay kali

pyrosunfonavadat V2O5.K2O.2SO3 (V2O5.K2S2O7).

Ở nhiệt độ làm việc của quá trình (trên 3800C) các hợp chất này ở dạng

nóng chảy trên bề mặt chất mang. Đó chính là thành phần hoạt tính của xúc

tác. O2, SO2 bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác và hòa tan vào chất nóng chảy đó,

sẽ tác dụng với V2O5 theo phương trình:

V2O5 + SO2 = V2O4 + SO3

V2O4 + ½ O2 = V2O5

SiO2 đóng vai trò là chất mang, có tác dụng làm tăng bề mặt tiếp xúc

pha của chất xúc tác và ổn định chất hoạt tính trên bề mặt xúc tác.

Giai đoạn đầu của quá trình chuyển hóa: khi nhiệt độ thấp và nồng độ

SO2 trong HH cao.

V2O5 + SO3 + SO2 = 2VOSO4 (vanadi sunfat)

VOSO4 có hoạt tính xúc tác thấp (E = 167,5 kJ/mol).

Giai đoạn cuối của quá trình chuyển hóa: lượng SO2 còn lại ít nên tốc

độ phản ứng chậm. Do đó xúc tác có hoạt tính cao (ở dạng V2O5), hằng số tốc

độ không lớn ngay cả ở nhiệt độ dưới 440oC.

Như vậy, khi thay đổi thành phần khí có thể làm thay đổi hoạt tính của

xúc tác (do chuyển cấu tử hoạt tính trong xúc tác sang dạng khác). Nên ở giai

đoạn đầu của quá trình oxy hóa SO2 thường người ta tiến hành ở nhiệt độ cao

để tránh tạo thành VOSO4, đến cuối quá trình có thể hạ thấp nhiệt độ khí để

đạt mức chuyển hóa cao.

Chất độc đối với xúc tác vanadi

24

Dưới tác dụng của một số tạp chất có trong HH khí, hoạt tính của chất

xúc tác bị giảm nhanh, người ta nói xúc tác đã bị ngộ độc. Nguyên nhân của

sự ngộ độc xúc tác có thể do chất độc bao phủ bề mặt hoạt động của xúc tác

hoặc do chất độc tạo thành với xúc tác một hợp chất không hoạt động hay hợp

chất bay hơi…làm thay đổi thành phần xúc tác.

Chất độc nguy hiểm nhất đối với xúc tác vanadi là asen. Ở nhiệt độ

dưới 550oC asen bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác ở dạng As2O5 và KAsO3, tạo

thành một lớp mỏng chất bay hơi As2O5.V2O5 tách khỏi xúc tác, đi theo dòng

khí xuống các lớp xúc tác phía dưới, tạo thành vỏ bao bọc hạt xúc tác.

Các hợp chất của flo (SiF4, HF…) cũng gây tác hại đáng kể cho xúc

tác: SiF4 phản ứng với hơi nước còn lại trong khí sau khi sấy theo phương

trình:

SiF4 + 2H2O → SiO2↓ + 4HF

SiO2 kết tủa thành lớp vỏ bao bọc hạt xúc tác. Lượng SiF4 càng nhiều, hàm

lượng SiF4 càng nhỏ thì hoạt tính xúc tác càng giảm nhanh. Nếu trong khí có

nhiều HF thì có thể có phản ứng giữa HF và SiO2 (chất mang trong xúc tác)

làm giảm bề mặt xúc tác.

2.5.3.2. Điều kiện oxy hóa SO2 trên xúc tác vanadi oxit

Trong điều kiện sản xuất, áp suất làm việc và nồng độ ban đầu của HH

khí đã được quy định trước và xem như không đổi. Như vậy, khi tăng nhiệt

độ, tốc độ phản ứng từ khi tăng đến lúc bằng không phải qua giá trị cực đại.

Kết luận này có ý nghĩa quan trọng khi chọn chế độ nhiệt độ làm việc của

tháp chuyển hóa SO2.

2.5.3.2.1.Nhiệt độ thích hợp

Nhiệt độ thích hợp - ứng với mỗi mức chuyển hóa xác định là nhiệt độ

mà tại đó tốc độ phản ứng đạt giá trị cực đại. Nhưng nhiệt độ thích hợp lại

thay đổi trong quá trình oxy hóa SO2. Vì vậy, trong thực tế chỉ có thể tiến

hành phản ứng oxy hóa SO2 ở nhiệt độ dao động xung quanh đường nhiệt độ

25

thích hợp. Muốn thế, người ta chia quá trình oxy hóa SO2 thành nhiều đoạn

(lớp), sau mỗi đoạn có làm nguội HH khí (gián tiếp hoặc trực tiếp).

Do quá trình oxy hóa SO2 trong từng lớp xúc tác là quá trình đoạn nhiệt

nên mức chuyển hóa càng lớn thì nhiệt độ sau lớp xúc tác càng cao, đến một

lúc nào đó hệ sẽ đạt trạng thái cân bằng và tốc độ phản ứng bằng không. Vì

vậy, trước khi phản ứng đạt mức chuyển hóa cân bằng, người ta tiến hành làm

nguội HH khí để quá trình tiếp theo làm việc ở nhiệt độ gần với nhiệt độ thích

hợp hơn.

Khi làm nguội HH khí trong TB làm nguội trung gian, nhiệt độ HH khí

giảm nhưng mức chuyển hóa không đổi – tương ứng với đoạn nằm ngang trên

đồ thị “T – x”.

Sau đó HH khí lại được đưa vào lớp xúc tác thứ hai. Qua lớp xúc tác

này, mức chuyển hóa và nhiệt độ HH khí tăng, lại được đưa sang làm nguội…

quá trình cứ tiếp diễn cho đến khi đạt mức chuyển hóa cần thiết.

2.5.3.2.2. Mức chuyển hóa

Trong quá trình oxy hóa SO2, khi tăng mức oxy hóa (còn gọi là mức

chuyển hóa hoặc mức tiếp xúc) sẽ:

Giảm được hàm lượng SO2 trong khí thải.

Tăng được mức sử dụng lưu huỳnh do đó giảm giá thành sản phẩm.

Nhưng để đạt được mức chuyển hóa cao phải kết thúc quá trình oxy

hóa SO2 ở nhệt độ thấp, mà tại những điều kiện gần với cân bằng, hằng số tốc

độ phản ứng giảm rất nhanh, do đó tốc độ phản ứng rất nhỏ. Mức chuyển hóa

càng cao thì thời gian tiếp xúc cần thiết càng lớn, tức lượng xúc tác cần dùng

(cho 1 tấn axit sản phẩm) càng nhiều.

Theo tính toán, khi tăng mức chuyển hóa, đầu tiên giá thành axit

sunfuric giảm và đạt giá trị cực tiểu tại x = 0,98 và sau đó lại tăng. Như vậy,

về mặt giá thành sản phẩm thì mức chuyển hóa cuối cùng bằng 0,98 là thích

hợp nhất, nhưng về mặt vệ sinh công nghiệp thì không đảm bảo do trong khí

thải còn chứa nhiều SO2.

26

Có thể giải quyết mâu thuẫn này bằng 2 cách: hoặc dùng dung dịch hấp

thụ hết lượng SO2 còn lại trong HH khí trước khi thải ra ngoài trời (đồng thời

thu được sản phẩm phụ là muối sunfit), hoặc dùng phương pháp tiếp xúc kép

để đạt mức chuyển hóa cao khoảng 0,995.

2.5.3.2.3. Nồng độ thích hợp

Nồng độ SO2 có ảnh hưởng đến rất nhiều chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật như

năng suất các TB (tháp sấy, quạt khí, tháp chuyển hóa, hấp thụ, truyền

nhiệt…), tiêu hao điện năng, chất xúc tác, chế độ nhiệt…

Ở đây chỉ xét ảnh hưởng của nồng độ SO2 đến một số chỉ tiêu của tháp

chuyển hóa.

Trong quá trình làm việc, trở lực của các lớp xúc tác tăng dần, nhất là ở

lớp đầu. Vì vậy, định kỳ (2 – 3 năm một lần) phải thay xúc tác.

Việc thay xúc tác không chỉ do tăng trở lực mà chủ yếu do giảm hoạt

tính xúc tác trong quá trình sử dụng. Khi thay xúc tác, thường để xúc tác cũ

(đã sàng bỏ các hạt rạn vỡ) vào các lớp giữa, còn lớp đầu và lớp cuối phải

chất xúc tác mới để giữ nhiệt độ hoạt tính lớp đầu thấp và mức chuyển hóa

lớp cuối cao.

Khi năng suất và đường kính tháp chuyển hóa không đổi, nếu tăng

nồng độ SO2 thì lượng xúc tác cần dùng sẽ tăng nhanh, do đó tăng chiều cao

lớp xúc tác, dẫn đến việc tăng trở lực. Mặt khác, nếu giảm nồng độ SO 2 thì

thể tích hỗ hợp khí sẽ tăng, do đó tốc độ khí đi trong tháp tăng. Điều này cũng

dẫn đến việc tăng trở lực của lớp xúc tác.

Tóm lại, khi tăng nồng độ SO2 thì thể tích HH khí giảm và như vậy

cũng làm tăng năng suất của các TB chính khác trong nhà máy và giảm điện

năng tiêu thụ để vận chuyển khí…

2.5.3.3.Một số chỉ tiêu quan trọng đánh giá hoạt tính của xúc tác

Bảng 2.2. Nồng độ thích hợp của các nguồn nguyên liệu có chứa lưu huỳnh

Nguồn nguyên liệu ban đầu SO2 100% S FeS2 H2S Pyrit lẫn than

Nồng độ thích hợp % 14 8.5 7 6.3 4.9

27

2.5.3.3.1. Nhiệt độ đượm cháy

Là nhiệt độ mà hoạt tính của chất xúc tác được phát huy, chất xúc tác

được nóng lên rất mạnh. Nếu nhiệt độ đượm cháy thấp tạo ra khả năng để

tháp tiếp xúc làm việc được với khí có nồng độ cao.

Nhiệt độ đượm cháy phụ thuộc vào chất xúc tác và nồng độ SO2 trong

HH khí. Nồng độ O2 càng cao, nhiệt độ đượm cháy càng thấp và ngược lại.

2.5.3.3.2. Nhiệt độ tắt

Là nhiệt độ tối thiểu của khí vào lớp xúc tác để duy trì được chế độ làm

việc.

Nhiệt độ tắt nhỏ hơn nhiệt độ đượm cháy do phản ứng oxy hóa SO2

thành SO3 tỏa nhiệt mạnh nên nhiệt độ trên bề mặt xúc tác có thể cao hơn

nhiệt độ khí.

Trong sản xuất nhiệt độ tắt là nhiệt độ tối thiểu của khí và nhiệt độ

đượm cháy là nhiệt độ trên mặt xúc tác.

Theo thời gian làm việc, trở lực của lớp xúc tác tăng dần nhất là các lớp

đầu và hoạt tính xúc tác vanadi oxit giảm dần, sau 3 – 5 năm phải thay một

phần hoặc toàn bộ xúc tác, nếu tinh chế tốt và chế độ làm việc trong máy ổn

định thì sau 10 – 15 năm mới thay hoàn toàn.

Khi thay thế, trước khi lấy xúc tác ra, phải thổi khí bằng KKK nóng

hơn 4000C, sau khi hết SO3 hạ dần nhiệt độ xuống 30 – 500C rồi mở tháp tiếp

xúc ra để lấy xúc tác. Và khi thay xúc tác thường lấy xúc tác cũ thay vào lớp

giữa, còn lớp đầu và lớp cuối thì thay mới để giữ nhiệt độ hoạt tính lớp đầu

thấp và mức chuyển hóa lớp cuối cao.

2.5.3.3.3.Các yếu tố ảnh hưởng khác

Nồng độ SO2:

Khi tăng nồng độ SO2 lượng xúc tác cần dùng tăng do đó tăng chiều

cao lớp xúc tác dẫn đến tăng trở lực. Khi giảm nồng độ SO2 thể tích HH tăng

nên tốc độ khí trong tháp tăng làm tăng trở lực cho nên cần sử dụng SO2 với

28

nồng độ thích hợp. Nồng độ SO2 thích hợp thu được trong HH khí khi đốt các

loại nguyên liệu khác nhau.

Nhưng trong thực tế thường dùng SO2 ở nồng độ cao hơn nồng độ thích

hợp (vì khi nồng độ SO2 tăng lên từ 6,5 – 9% thì năng suất tháp tiếp xúc chỉ

thay đổi 5%).

Đường kính xúc tác:

Trong quá trình sản xuất, quá trình chuyển chất từ dòng khí đến bề mặt

ngoài xúc tác (quá trình khuếch tán ngoài) thường không ảnh hưởng đến tốc

độ oxy hóa. Giai đoạn chậm nhất là quá trình khuếch tán các chất tham gia

phản ứng từ bề mặt ngoài của hạt xúc tác đến bề mặt trong của nó (các mao

quản). Vì vậy, bề mặt bên trong của các hạt xúc tác không được sử dụng hoàn

toàn, nhất là các lớp đầu.

Hạt xúc tác càng nhỏ thì mức sử dụng bề mặt bên trong của nó càng lớn

– lượng xúc tác càng ít, nhưng trở lực lớp tiếp xúc càng tăng cho nên tiêu hao

năng lượng vận chuyển càng tăng do đó cần chọn đường kính thích hợp cho

xúc tác để bảo đảm cho quá trình oxy hóa SO2 xảy ra trong miền trung gian

giữa vùng động học và khuếch tán.

Nhưng nói chung đường kính thích hợp của lớp xúc tác ở lớp sau

thường nhỏ hơn lớp đầu.

2.5.4. Quá trình hấp thụ SO3

Là quá trình tách SO3 ra khỏi HH khí và chuyển nó thành H2SO4. Tùy

theo HH khí có chứa hơi nước hay không mà cơ chế của quá trình tách SO 3 là

khác nhau. Nếu HH khí trước khi vào tháp tiếp xúc đã được sấy khô thì quá

trình tách SO3 là quá trình hấp thụ còn nếu HH khí đi thẳng vào tháp tiếp xúc

mà không sấy thì quá trình tách là quá trình ngưng tụ H2SO4. Trường hợp hấp

thụ thường phổ biến hơn.

Đầu tiên SO3 hòa tan vào dung dịch axit sunfuric và sau đó phản ứng

với nước trong đó:

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

29

Tùy theo tỉ lệ giữa lượng SO3 và H2O mà nồng độ axit thu được sẽ khác

nhau.

Khi n > 1 sản phẩm là oleum.

Khi n = 1 sản phẩm là monohydrat (axit sunfuric 100%).

Khi n < 1 sản phẩm là dung dịch loãng.

Thường người ta có xu hướng sản xuất toàn bộ sản phẩm ở dạng oleum

để dễ bảo quản, vận chuyển và sử dụng thuận lợi hơn. Muốn vậy, cho HH khí

chứa SO3 qua tháp có tưới oleum (tháp oleum). Oleum là dung dịch axit

sunfuric 100% có dư SO3, nên áp suất hơi riêng phần của SO3 trên nó khá lớn.

Do đó, để hấp thụ hết SO3 lại phải đưa HH khí tiếp tục qua tháp hấy thụ

thứ hai tưới monohydrat (tháp monohydrat). Đến đây mới kết thúc quá trình

hấp thụ SO3.

Do hấp thụ SO3, nồng độ oleum tăng. Pha loãng nó bằng lượng axit thu

được ở tháp monohydrate (còn gọi tắt là mono). Lượng oleum dư lấy ra làm

sản phẩm đưa về kho.

Khi sản xuất axit sunfuric theo phương pháp xúc tác ướt, trong khí ra

khỏi tháp tiếp xúc có chứa một lượng hơi nước lớn hơn lượng nước cần thiết

để tạo thành H2SO4. Khi làm nguội, SO3 sẽ tác dụng với hơi nước tạo thành

H2SO4, sau đó hơi H2SO4 mới ngưng tụ. Như vậy, ở đây xảy ra quá trình

ngưng tụ hơi H2SO4 chứ không phải hấp thụ SO3.

Cơ chế quá trình hấp thụ SO3 tương tự như quá trình sấy khí, do đó ta

có công thức:

Q = K.F.ΔP

Trong đó:

Q: lượng SO3 hấp thụ được, kg/h

K: hệ số hấp thụ, kg/m2.h.mmHg

ΔP: động lực của quá trình hấp thụ.

K = K0 . W0,8

ở đây:

30

K0: hệ số phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ axit.

W: tốc độ giả của khí đi trong tháp, m/s

Quá trình hấp thụ SO3 xảy ra tốt nhất là ở nhiệt độ thấp và khi nồng độ

axit tưới là 98,3% H2SO4 vì tại đó cả tốc độ hấp thụ và hiệu suất hấp thụ đều

đạt giá trị cực đại. Có thể giải thích điều này như sau:

Đối với axit nồng độ nhỏ hơn 98,3% tỉ lệ hơi nước và axit trong hơi

bão hòa nhiều hơn trong pha lỏng. Khi tưới axit này lên HH khí SO3 thì đồng

thời quá trình hấp thụ khí SO3 trong pha lỏng còn có quá trình tạo hơi H2SO4

trong pha khí do SO3 tác dụng với hơi nước.

Nồng độ axit tưới càng nhỏ thì áp suất riêng phần của hơi nước trên đó

càng lớn và hơi axit tạo thành càng nhiều. Áp suất riêng phần của hơi H2SO4

trong pha khí càng lớn thì độ quá bão hòa của hơi S càng lớn. Khi S ≥ S tới hạn

sẽ xảy ra hiện tượng tạo mù (mù trong tháp).

Vì tốc độ hấp thụ mù rất nhỏ nên đa số các hạt mù axit chưa bị hấp thụ

đã bị kéo theo luồng khí thải ra ngoài. Do đó hiệu suất hấp thụ SO3 giảm và

tổn thất SO3 tăng.

Nhiệt độ càng cao thì lượng hơi nước bay hơi từ dung dịch axit càng

nhiều. Vì vậy, tốc độ tạo mù càng lớn và tốc độ cũng như hiệu suất hấp thụ

càng giảm.

Nếu dùng axit nồng độ lớn hơn 98,3% thì hơi trên đó có cả SO 3. Nồng

độ axit càng lớn thì áp suất riêng phần của SO3 càng lớn. Do đó động lực hấp

thụ và tốc độ hấp thụ giảm. Mặt khác áp suất riêng phần của SO3 sau khi hấp

thụ tăng làm tổn thất SO3 theo khí thải tăng và hiệu suất hấp thụ giảm. Khi đó

SO3 ra ngoài theo khí thải sẽ kết hợp với hơi nước trong KK và tạo mù (mù

ngoài ống khí thải).

Nhiệt độ càng cao thì áp suất riêng phần của SO3 càng lớn, vì vậy hiệu

suất và tốc độ càng nhỏ. Khi nhiệt độ axit tăng, độ hấp thụ axit giảm mạnh

đến một nhiệt độ xác định nào đó sẽ đạt trạng thái bão hòa. Do khi nhiệt độ

31

tăng thì áp suất hơi nước trên mặt axit tăng, nhiệt độ tới hạn, lượng hơi nước

đủ để kết hợp với toàn bộ SO3 trong khí tạo mù.

Vậy khi nồng độ axit nhỏ hơn 98,3% thì tổn thất SO3 chủ yếu do tạo

thành mù axit. Khi nồng độ axit lớn hơn 98,3% thì tổn thất SO3 chủ yếu do

hấp thụ không hoàn toàn SO3, nồng độ axit tưới tối ưu 98,3%.

2.5.5. Quá trình tạo mù và lọc mù

2.5.5.1. Hơi quá bão hòa

Trong không gian kín, ở mỗi một nhiệt độ, trên bề mặt của chất lỏng sẽ

có một áp suất hơi cân bằng nhất định gọi là áp suất hơi bão hòa. Nếu thay đổi

dù một lượng rất nhỏ áp suất hơi trên bề mặt sẽ dẫn đến việc ngưng tụ hơi lên

bề mặt hoặc bay hơi chất lỏng từ bề mặt đó. Áp suất hơi bão hòa không chỉ

phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào dạng bề mặt của chất lỏng đó.

2.5.5.2. Tạo thành giọt chất lỏng trong thể tích khí

Quá trình ngưng tụ có thể xảy ra do:

Trên bề mặt chất lỏng có áp suất hơi bão hòa nhỏ hơn áp suất hơi trong

pha khí (ngưng tụ trên thành TB hoặc trên màng chất lỏng).

Trong một thể tích, tức trên các trung tâm ngưng tụ có sẵn trong HH

khí hoặc tự tạo nên trong đó. Khi đó hình thành các giọt chất lỏng nhỏ

lơ lửng trong KK gọi là mù (ngưng tụ trên bề mặt các trung tâm ngưng

tụ có trong HH khí).

Điều kiện cần thiết để ngưng tụ hơi trong thể tích và tạo mù là phải có

hơi quá bão hòa.

2.5.5.3. Cơ chế của quá trình tạo mù

Quá trình làm nguội khí và tạo hơi quá bão hòa có thể xảy ra do: dãn nở

đoạn nhiệt, bổ sung khí nguội (trơ) vào HH khí, cho HH khí tiếp xúc với bề

mặt nguội hơn,…

Quá trình tăng áp suất hơi trong pha khí và tạo hơi quá bão hòa có thể

do: có phản ứng hóa học giữa các chất khí khi HH hai dòng khí, có tác động

32

kích thích do phản ứng giữa các chất trong pha khí (khi chiếu sáng, phóng xạ,

…).

Về cơ chế của quá trình tạo mù có thể xét hai trường hợp:

*Ngưng tụ đồng thể:

Quá trình tạo mù do ngưng tụ hơi trên các mầm ngưng tụ tự tạo nên gọi

là ngưng tụ đồng thể. Quá trình ngưng tụ đồng thể gồm ba giai đoạn: tạo hơi

quá bão hòa, tạo mầm, ngưng tụ hơi trên bề mặt mầm rồi lớn dần thành hạt

mù.

Trong HH khí không có ion và nhân ngưng tụ, nếu độ quá bão hòa của

hơi lớn hơn độ quá bão hòa tới hạn thì đầu tiên xuất hiện các mầm ngưng tụ.

Độ quá bão hòa càng lớn thì tốc độ tạo mầm càng lớn. Do ngưng tụ hơi vào

nên các mầm ngưng tụ lớn dần. khi kích thước và nồng độ các hạt đủ lớn ta sẽ

thấy mù. Khi tạo mù áp suất hơi giảm (do ngưng tụ) và áp suất hơi bão hòa

tăng (do tỏa nhiệt làm nhiệt độ tăng). Vì vậy độ quá bão hòa của hơi giảm.

Đường kính của hạt mù phụ thuộc vào áp suất hơi trong pha khí. Ở điều

kiện như nhau, khi tăng áp suất hơi trong pha khí, đường kính hạt mù sẽ tăng

vì khi ngưng tụ đồng thể, áp suất hơi trong pha khí lớn hơn áp suất hơi bão

hòa vài ba lần.

*Ngưng tụ dị thể:

Quá trình tạo mù do ngưng tụ hơi trên các nhân ngưng tụ (các tạp chất)

hoặc các ion khí gọi là ngưng tụ dị thể. Quá trình ngưng tụ dị thể có thể chia

làm hai giai đoạn: tạo hơi quá bão hòa và ngưng tụ hơi trên nhân ngưng tụ

hay trên các ion khí rồi lớn dần thành hạt mù.

Nếu nhân ngưng tụ là những giọt chất lỏng rất nhỏ:

Khi độ bão hòa của hơi trong HH khí lớn hơn độ bão hòa của hơi trên

giọt chất lỏng thì hơi sẽ ngưng tụ trên bề mặt các giọt lỏng đó và đường

kính của giọt sẽ tăng.

Nếu độ bão hòa của hơi trong khí lại nhỏ hơn trên các giọt thì sẽ có bay

hơi từ bề mặt các giọt và đường kính giọt giảm.

33

Nếu hai độ quá bão hòa đó bằng nhau thì quá trình bay hơi và ngưng tụ

như nhau.

Nếu các giọt có tích điện thì áp suất hơi bão hòa trên các giọt đó và độ

quá bão hòa của hơi tương ứng với áp suất đó sẽ nhỏ hơn so với các

giọt không tích điện có cùng kích thước.

Nếu nhân ngưng tụ là các ion khí và các hạt rắn: cơ chế tạo mù tương

tự, nhưng độ quá bão hòa của hơi có khác vì áp suất hơi bão hòa khi đó còn

phụ thuộc vào bản chất và hình dạng các hạt.

Tóm lại, cơ chế của quá trình tạo mù khi ngưng tụ dị thể cũng tương tự

khi ngưng tụ đồng thể nhưng việc tạo giọt chất lỏng bắt đầu ở độ quá bão hòa

nhỏ hơn, tức là chỉ cần độ quá bão hòa lớn hơn áp suất cân bằng của hơi trên

các nhân ngưng tụ lơ lửng trong khí.

*Tách các tạp chất ở dạng mù

Phân loại mù: có 3 loại mù.

Mù phân tán cao: dgiọt lỏng < 0,1 μm.

Mù: dgiọt lỏng = 0,1 – 10 μm.

Tia bắn: dgiọt lỏng > 10 μm.

Mù phân tán cao sinh ra trong tháp rửa thứ nhất, TB trao đổi nhiệt, tháp

sấy, TB làm nguội SO3, tháp oleum và tháp monohydrat.

Đặc điểm: khó lọc.

Phương pháp lọc mù: lọc cơ học (bằng bông thủy tinh) và lọc điện.

Dây chuyền sản xuất axit sunfuric số 2 không lọc mù khí lò trước khi đi

vào tháp tiếp xúc mà lọc khí lò chưa chuyển hóa hết trước khi đi vào tháp hấp

thụ. Khí được cho đi qua chất hấp thụ xốp, ở đây sử dụng nến khử mù, lọc mù

theo nguyên tắc hấp thụ các tạp chất vào các sợi bông thủy tinh trước khi

dòng khí đi vào tháp hấp thụ.

2.5.6.Quá trình sấy khí

HH khí từ tháp tăng ẩm ra thực tế là bão hòa hơi nước. Nhiệt độ càng

cao thì hàm lượng hơi nước trong khí càng lớn.

34

Ở điều kiện làm việc bình thường thì hơi nước không ảnh hưởng gì đến

xúc tác V2O5 nhưng nó có thể gây nên hiện tượng ngưng tụ hơi axit ở TB

truyền nhiệt (công đoạn tiếp xúc) hoặc ở TB làm nguội SO3 và tạo mù axit ở

công đoạn hấp thụ,…vậy phải sấy khô HH khí trước khi đưa sang công đoạn

tiếp theo.

Hiện nay để sấy khô HH khí, người ta thường dùng dung dịch axit

sunfuric đậm đặc để hấp thụ hơi nước. Hàm lượng hơi nước trong HH khí khi

ra khỏi tháp sấy không được lớn hơn 0,01% thể tích (0,08 gH2O/m3khí).

Thực tế nhà máy cũng tiến hành sấy khô KK trước khi đưa vào lò đốt

và quá trình sấy khí này ở hai dây chuyền là khác nhau. Ở dây chuyền 1 người

ta sử dụng axit H2SO4 khoảng 94 - 95% để sấy khí, còn dây chuyền 2 sử dụng

H2SO4 98,3% để sấy và sử dụng các TB trao đổi nhiệt làm khô KK trước khi

đưa vào lò đốt.

Theo lí thuyết, khi tăng nồng độ axit tưới, hằng số hấp thụ tăng, mặt

khác áp suất hơi nước bão hòa trên axit giảm do đó động lực hấp thụ tăng.

Như vậy, nồng độ axit càng lớn thì bề mặt đệm trong tháp sấy càng nhỏ.

Nhưng theo tính toán, khi nồng độ axit sunfuric đã lớn hơn 93%, nếu tăng

nồng độ axit thì bề mặt đệm giảm rất ít, trong khi đó lượng axit bổ sung từ

tháp hấp thụ monohydrat sang tháp sấy sẽ tăng rất nhiều dẫn đến tăng tổn thất

SO2 theo axit tưới và tốn thêm điện năng bơm axit.

Thực tế, dây chuyền 1, nhà máy không bổ sung axit tưới trực tiếp từ

tháp hấp thụ monohydrat mà dùng 2 bể chứa axit có nồng độ riêng biệt: một

chứa axit thành phẩm 98,3%, một chứa axit sấy khoảng 94 – 95% và có một

đường ống để trích một phần axit thành phẩm để bổ sung cho bể chứa axit sấy

để tăng nồng độ axit có nồng độ nhỏ hơn 92% chảy về tháp sấy. Nên khi đó

nếu tăng nồng độ axit tưới thì sẽ tiêu tốn điện năng cho bơm.

35

CHƯƠNG 3

DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC SỐ 2

36

3.1. THUYẾT MINH QUY TRÌNH

Lưu huỳnh rắn từ kho chứa được băng tải có năng suất 5 – 6 tấn/giờ,

tốc độ băng tải 0,47 m/s chuyển đến lò nấu chảy. Tại đây người ta sử dụng tác

nhân gia nhiệt là hơi nước có áp suất 6 kg/cm2, đi trong ống xoắn ruột gà nấu

chảy lưu huỳnh rắn thành lưu huỳnh lỏng, nhiệt độ lưu huỳnh lỏng sau đó

được dẫn qua bể lắng là 134oC, tại bể chứa lưu huỳnh sạch là 140oC.

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 3760 mm H2O. 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 KK ở đây là axit sunfuric 98,3%

được tưới vào giữa tháp qua đĩa phân phối lỏng thấm ướt đều 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 KK.

Axit sau khi hấp thụ ẩm có nồng độ tưới 98,3% được nhập chung với

dòng axit sau khi hấp thụ khí SO3 rồi quay về bồn chứa axit thành phẩm.

KK sau sấy khô được đưa qua TB trao đổi nhiệt E – 1001 làm nóng lên

đến 230oC 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 bécphun 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 được giữ rất cao

(khoảng 900oC) để hơi lưu huỳnh tồn tại chủ yếu ở dạng S2 tránh các dạng

mạch xoắn S4, S6, S8 làm quá trình đốt lưu huỳnh không triệt để. Lưu huỳnh

hóa hơi càng nhanh quá trình đốt càng triệt để. Phản ứng xảy ra trong lò đốt

như sau:

2S (lỏng) → S2 (hơi)

½ S2 (hơi) + O2 → SO2 + Q

37

HH khí ra khỏi lò đốt có nhiệt độ khoảng 1050oC với nồng độ khí SO2

từ 10 – 11% thể tích, để tận dụng nhiệt người ta sử dụng một phần HH 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 ≈ 7 kg/cm 2,

nhiệt độ 200oC 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 420oC.

HH khí trên đường đi có thể cuốn theo bụi cơ học và còn một ít lưu

huỳnh thăng hoa, những chất bẩn này có thể gây đầu độc xúc tác, do đó trước

khi đưa vào tháp tiếp xúc dòng khí được đưa qua TB lọc khí nóng P – 1001 để

lọc bụi rồi mới đưa vào tháp tiếp xúc H – 1001 thực hiện quá trình oxy hóa

khí SO2 thành SO3.

Tháp tiếp xúc H – 1001 sử dụng chất xúc tác Vanadi oxit V2O5 có kích

thước φ10 x 10 với 4 lớp có chiều cao khác nhau. Lưu lượng khí SO2 vào tháp

khoảng 15888 Nm3/h, nồng độ 10 – 11% thể tích và nhiệt độ là 420oC. Do

phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt nên sau khi qua mỗi lớp xúc tác, nhiệt độ khí lại

tăng lên.

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 (620oC), dòng khí sau khi đi qua

mỗi lớp xúc tác được đưa qua các TB trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ. Cụ thể

từng lớp như sau:

Bảng 3.1. Nhiệt độ khí vào và ra ở các lớp xúc tác và ở TB trao đổi nhiệt

Lớp xúc tácNhiệt độ khí (oC)

TB trao đổi nhiệtNhiệt độ khí (oC)

Vào Ra Vào Ra

1 420 601 E – 1001 601 440

2 440 513 E – 1002 513 430

3 430 454E – 1003 454 248

E – 1004 248 180

38

Mức độ chuyển hóa qua mỗi lớp xúc tác cụ thể như sau:

Bảng 3.2. Mức tiếp xúc đạt được qua các lớp xúc tác.

Sau khi ra khỏi lớp 3, HH khí SO3 được dẫn qua TB trao đổi nhiệt E –

1003, E – 1004 hạ nhiệt độ xuống còn 180oC 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 75 m3/h lấy từ thùng chứa axit tuần hoàn G – 1005 và được bơm J –

1002B bơm qua TB làm lạnh bằng nước E – 1006A rồi vào tháp. Hiệu suất

hấp thụ là 99,9%. Dung dịch axit sau hấp thụ được đưa về thùng chứa axit

tuần hoàn G – 1005.

HH khí chưa hấp thụ được đưa về TB làm lạnh E – 1005 làm nguội

xuống còn 180oC rồi đưa qua tháp hấp thụ F – 1003 hấp thụ lần II. Tác nhân

hấp thụ khí SO3 lần II 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 TB 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 là

99% nên khí đi ra được thải ra khí trời qua ống khói với nồng độ SO2 thực tế

đo được là 500ppm.

39

Lớp xúc tác Mức tiếp xúc (%)

1 70

2 90

3 95

4 97,5 – 98

3.2. SƠ ĐỒ KHỐI QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

40

3.3. CÁC CHẤT THẢI TRONG SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

Trong quá trình sản xuất axit sunfuric có sinh ra các chất thải như:

Khí SO2 thoát ra ở một số mặt bích TB hay ống dẫn khí. Không được

để hàm lượng SO2 trong bầu KK ở khu vực sản xuất vượt quá

10mg/m3.

Khí SO3 thoát ra khỏi TB hay đường ống sẽ kết hợp với nước trong KK

ẩm tạo thành mù axit. Không được để hàm lượng SO3 trong KK ở khu

vực sản xuất quá 1mg/m3.

Axit sunfuric rò rỉ từ một số TB hay đường ống, phải tìm cách khắc

phục chỗ rò rỉ ngay, dùng vôi bột hay mùn cưa để trung hòa khô rồi

dùng chổi quét hốt sạch, cấm không được dùng nước vôi và quét ướt sẽ

phá hủy các mạch vữa chịu axit, nước mang tính axit loãng ngấm

xuống đất phá hủy công trình xây dựng.

Axit sunfuric từ ống gang dàn làm lạnh rò ra làm nước tuần hoàn có

tính axit, phải trung hòa dòng nước bằng vôi đến pH = 7 – 7,5.

3.4. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

3.4.1. Lò nấu chảy lưu huỳnh rắn

*Công dụng:

Dùng để nấu chảy lưu huỳnh rắn.

*Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:

Lò đốt dạng hình trụ đứng; vỏ làm bằng thép CT3 được lót một lớp

gạch chịu lửa để bảo vệ lớp thép, ngoài có lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh

dày 130 mm. Bên trong lò có đặt một hệ thống ống xoắn gia nhiệt là đường đi

của hơi nước bão hòa 7kg/cm2 dùng để nấu chảy lưu huỳnh rắn. Trên đỉnh lò

có đặt một máy khuấy để khuấy trộn lưu huỳnh trong quá trình hóa lỏng. Trên

đỉnh lò có đặt một máy khuấy để khuấy trộn lưu huỳnh trong quá trình hóa

lỏng. Trên thân lò có bố trí 3 đường ống, 2 ống trên cùng để dẫn lưu huỳnh

sang bể lắng, đường ống thứ 3 được bố trí gần đáy dùng để xả toàn bộ lưu

huỳnh lỏng vào bể lắng khi vệ sinh.

41

Lưu huỳnh rắn được băng tải đưa vào ở đỉnh lò với năng suất 5 - 6

tấn/h, hơi nước bão hòa 7kg/cm2 đi trong các ống xoắn, đốt nóng lưu huỳnh

lên đến 1130C và hóa lỏng.

Lưu huỳnh lỏng chảy tràn qua bể lắng để lắng cặn cơ học nhờ vào trọng

lực. Bể lắng có dạng hình hộp được xây dựng bằng bêtông cốt thép, có thể

tích gấp 2 lần lò nấu chảy lưu huỳnh và được giữ ở 1340C bằng hơi nước bão

hòa.

Lưu huỳnh lỏng đi hết chiều dài của bể lắng rồi chảy tràn qua bể chứa

lưu huỳnh sạch, sau đó được bơm J-1001 A/B bơm vào lò đốt.

*Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Sử dụng bể nổi để nấu chảy lưu huỳnh có ưu điểm là dễ vệ

sinh sửa chữa khi bị tắc cặn bên trong lò.

+ Nhược điểm: dễ bị thất thoát nhiệt ra bên ngoài làm giảm hiệu quả

truyền nhiệt, khó quan sát khi bể lắng đang làm việc.

3.4.2. Lò đốt lưu huỳnh D-1001

*Công dụng:

Dùng để đốt lưu huỳnh lỏng cung cấp từ bể nấu chảy lưu huỳnh, tạo ra

khí SO2 đưa vào tháp tiếp xúc thực hiện quá trình chuyển hóa SO2 thành SO3.


Lò có dạng hình trụ nằm ngang, dài 9800 mm, đường kính 3380 mm

được chia làm 3 ngăn để tăng thời gian lưu của lưu huỳnh đồng thời chắn

ngọn lửa tránh làm hỏng nồi hơi. Để đốt triệt để lưu huỳnh, ở ngăn 2 có bổ

sung KK đốt.

Vỏ lò làm bằng thép CT3, vì lò đốt làm việc ở nhiệt độ cao (khoảng

10500C) nên bên trong được lót 2 lớp gạch chịu lửa samot, mỗi lớp dày

510mm, công dụng của lớp gạch này là để bảo vệ vật liệu đồng thời giữ nhiệt

cho lò khi lò có sự cố phải ngừng làm việc trong thời gian ngắn. Bên ngoài lò

có một lớp bảo ôn bằng bông thủy tinh dày khoảng 100 mm, và ngoài cùng là

lớp nhôm để che nắng mưa.

42

Lưu huỳnh sau khi nấu chảy và tách cặn được KK thổi vào lò ở dạng

sương mịn qua béc phun. Lưu huỳnh lỏng ở nhiệt độ khoảng 9000C hóa hơi

thành S2 gặp KK đưa vào lò ở đầu lò phản ứng tạo thành SO2. Phần lưu huỳnh

chưa phản ứng hết tiếp tục qua ngăn 2, nhờ dòng KK bổ sung S gần như phản

ứng hoàn toàn.

*Thông số kỹ thuật của lò đốt:

Kích thước (trong): 2270 x L 9100.

Trọng lượng: 98150 kg.

Điều kiện làm việc:

Năng suất (S lỏng): 1657 kg/h.

Áp suất (S lỏng) tại béc đốt: 0,4 – 0,5 MPa.

Lưu lượng KK vào: 11000 ÷ 12000 Nm3/h

Nhiệt độ khí ra: 10500C.

Nồng độ (SO2): 10 ÷ 11% thể tích.

Nhiệt độ tường lò: 9000C.

*Ưu, nhược điểm của TB:

+ Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ xây dựng bố trí.

+ Nhược điểm: chỉ hoạt động với lưu huỳnh sạch, nếu lưu huỳnh có lẫn

nhiều cặn sẽ gây tắc nghẽn đường ống, nghẹt vòi phun.

3.4.3.Nồi hơi tận dụng nhiệt

*Công dụng:

Tạo hơi nước bão hòa cung cấp cho bộ phận nấu chảy lưu huỳnh đồng

thời làm nguội dòng khí ra khỏi lò đốt từ 10500C xuống còn 4200C.


HH khí ra khỏi tháp đốt có nhiệt độ trong khoảng 10500C được đưa vào

nồi đun đi qua hệ thống ống, nước sau khi được xử lý ion được đưa vào nồi

hơi trao đổi ống khí đi trong ống tạo hơi nước bão hòa.

3.4.4. Lọc khí nóng P-1001

*Công dụng:

43

Dùng để lọc bụi có trong HH khí ra khỏi nồi hơi, không gây đầu độc

xúc tác.


TB có dạng hình trụ thẳng đứng, bên trong đổ đá thạch anh được đựng

trên ghi bằng gang. Dòng khí ra khỏi nồi hơi được đưa vào tháp, đi qua lớp đá

thạch anh, những tạp chất cơ học bị giữ lại.

3.4.5. Tháp chuyển hóa H-1001

*Công dụng:

Dùng để chuyển hóa khí SO2 thành SO3 trong dây chuyền sản xuất axit

sunfuric.


Tháp hình trụ đứng được chia thành 4 tầng riêng biệt được ngăn với

nhau bằng các tấm thép, tùy theo mức độ chuyển hóa và lưu lượng dòng khí

mà mỗi tầng có chiều cao bằng nhau. Vỏ tháp được làm bằng thép 20K, bên

trong lót gạch chịu lửa. Trong tháp có 19 cột chống được bố trí theo các đỉnh

tam giác đều. Cột chống làm bằng gang HC - 5,5 dùng để đỡ các ghi đựng

xúc tác.

Ở mỗi tầng có đường ống dẫn khí vào, đi qua lớp xúc tác và ra. Các lớp

xúc tác ở mỗi tầng có chiều dày khác nhau tùy thuộc vào mức độ chuyển hóa

của SO2 thành SO3. Xúc tác được đặt trên những ghi đỡ làm bằng gang HC -

5,5 gồm nhiều hình tam giác định hình theo hình tròn ghép lại với nhau bằng

đinh ốc và được đỡ trên những cột chống.

Xúc tác được đổ trên các ghi gồm 3 lớp như sau:

Dưới cùng là lớp thạch anh kích thước 25 25 dày 50 mm có tác dụng

bảo vệ xúc tác khỏi bị ảnh hưởng của sắt và tránh cho xúc tác bít kín

các khe của ghi.

Tiếp theo là xúc tác Vanadium Monsanto chiều cao thay đổi theo từng

tầng.

44

Trên cùng là lớp thạch anh dày 50 mm có tác dụng phân phối đều khí

theo toàn bộ tiết diện ngang của tháp và giữ cho lớp xúc tác không bị

xáo trộn khi dòng khí đi vào.

Ở tầng trên cùng, gần cửa nạp khí vào có bố trí một lớp thạch anh dày

220 mm có tác dụng cản áp lực gây ra do dòng khí đi vào đồng thời

phân phối đều khí trên toàn bộ tiết diện của tháp.

Việc nạp xúc tác vào tháp được thực hiện như sau: đổ xúc tác từ phía

đối diện của cửa nạp đến độ cao nhất định, san bằng xúc tác rồi lùi dần về

phía cửa, đóng bích và hàn chặt. Tuyệt đối không được dẫm lên lớp xúc tác

làm vỡ xúc tác làm cho không sử dụng được. Trong hoàn cảnh bắt buộc, phải

lót ván rồi mới được đi lên.

Để đo nhiệt độ làm việc của mỗi lớp người ta hàn vào một ống thép

X17H13M2T có kích thước bằng kích thước của cặp nhiệt điện cắm vào giữ

lớp thạch anh sau đó cắm cặp nhiệt điện vào. Nhờ vào kết cấu này khi cặp

nhiệt điện có sự cố người ta có thể rút ra sửa chữa hoặc thay thế mà không

ảnh hưởng đến hoạt động của tháp.

Cặp nhiệt điện sử dụng trong tháp là cặp loại K có thể đo nhiệt độ trong

khoảng 0 - 12000C. Dòng vào do nhiệt độ đã được khống chế ở những giai

đoạn trước nên chỉ lấy tín hiệu tại một vị trí; dòng ra lấy tín hiệu ở 3 vị trí,

mỗi vị trí cách nhau góc 1200, giá trị nhiệt độ thể hiện được lấy trung bình

cộng của 3 vị trí đó.

Cửa vào và ra của dòng khí được thiết kế hình chữ nhật có kích thước

500 800 mm có tác dụng tránh tạo xoáy khi HH khí đi vào đồng thời phân

phối đều khí.

HH khí SO2 được dẫn vào tầng thứ nhất ở đỉnh tháp. Sau khi thực hiện

xong quá trình phản ứng, HH khí được dẫn ra ngoài trao đổi nhiệt để hạ nhiệt

độ xuống rồi lại tiếp tục dẫn vào lớp thứ hai. Sau khi ra khỏi lớp thứ hai, do

quá trình phản ứng sinh nhiệt nên nhiệt độ HH khí lên cao, phải tiếp tục dẫn

ra ngoài trao đổi nhiệt trước khi đưa trở lại vào lớp thứ ba tiếp tục quá trình

45

chuyển hóa. HH khí sau khi đã ra khỏi lớp thứ ba đã đạt được một độ chuyển

hóa nhất định (gồm chủ yếu là SO3) nên được dẫn sang tháp hấp thụ để được

dung dịch axit hấp thụ tạo oleum.

Lớp xúc tác thứ tư dùng để chuyển hóa phần khí SO2 chưa phản ứng

được hồi lưu về tháp sau khi đã hấp thụ.

*Thông số kỹ thuật:

Lưu lượng khí SO2 vào tháp: 15888 Nm3/h

Nồng độ khí SO2 vào tháp: 10 – 11% thể tích

Chất xúc tác: Vanadium Monsanto, kích thước 10 10

Số lớp xúc tác: 4

Chiều cao các lớp xúc tác:

Lớp 1: 710 mm

Lớp 2: 615 mm

Lớp 3: 615 mm

Lớp 4: 681 mm

Nhiệt độ khí (0C):

Bảng 3.3. Nhiệt độ khí vào và ra ở các lớp xúc tác

Vào Ra

Lớp 1 420 601

Lớp 2 430 513

Lớp 3 430 454

Lớp 4 430 445

Kích thước bao: 4200 4200 12140.

Khối lượng không tải: 158000kg.

*Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Thực hiện quá trình chuyển hóa triệt để hơn so với tháp

chuyển hóa của quy trình 1. Khống chế được nhiệt độ của HH khí, tận dụng

được nhiệt của HH khí để gia nhiệt cho dòng khí trước khi đem đi đốt lưu

huỳnh.

46

+ Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, khó gia công, thiết kế, tiêu tốn nhiều

vật liệu và các TB điều chỉnh tự động.

3.4.6.Các TB trao đổi nhiệt

3.4.6.1. TB trao đổi nhiệt E-1001

*Công dụng:

Dùng làm nguội HH khí SO3 ra khỏi lớp 1.

*Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

TB được sử dụng ở đây là TB truyền nhiệt ống chùm, trao đổi nhiệt

ngược chiều. HH khí SO3 đi trong ống, còn KKK đi ngoài ống.

HH khí sau khi ra khỏi lớp xúc tác thứ nhất có nhiệt độ 6010C được dẫn

qua TB này, trao đổi nhiệt với KKK (đi từ tháp sấy đến) để làm hạ nhiệt độ

xuống còn 4400C rồi dẫn lại vào lớp xúc tác thứ hai của tháp tiếp xúc. Khối

KKK sau khi trao đổi nhiệt sẽ nâng nhiệt độ từ 500C lên 2300C rồi dẫn đến lò

đốt lưu huỳnh lỏng.


Đặc tính các dòng:

Bảng 3.4. Đặc tính các dòng khí đi trong ống và ngoài ống

trong TB trao đổi nhiệt E-1001.

Trong ống Ngoài ống

Khí SO3 KKK

Lưu lượng (Nm3/h) 10687,1 11046,67

Nhiệt độ vào (0C) 601 50

Nhiệt độ ra (0C) 440 230

Diện tích trao đổi nhiệt: 236 m2

Cỡ ống: 51 3, L = 4000

Bố trí: tam giác đều, bước ống: t = 72, số ống: n = 397

Khối lượng: 32000 kg.


*Công dụng:

47

Dùng làm nguội HH khí ra khỏi lớp 2 bằng HH khí SO2 hoàn lưu.


TB truyền nhiệt ống chùm, trao đổi nhiệt ngược chiều. HH khí đi trong

ống, HH khí SO2 hoàn lưu đi ngoài ống.

HH khí sau khi ra khỏi lớp xúc tác thứ hai có nhiệt độ là 5130C được

dẫn qua TB, trao đổi nhiệt với dòng SO2 chưa phản ứng để giảm nhiệt độ

xuống còn 4300C rồi mới dẫn lại vào lớp thứ ba của lớp tiếp xúc.

HH SO2 hoàn lưu sau khi trao đổi nhiệt ở TB E-1003 lên đến nhiệt độ

3450C tiếp tục được dẫn vào TB, trao đổi nhiệt với dòng SO3, nâng nhiệt độ

lên 4300C rồi mới dẫn vào lớp xúc tác thứ tư để tiếp tục quá trình chuyển hóa.


Đặc tính của dòng:




Thành phần HH khí SO3 HH khí SO2

Lưu lượng (Nm3/h) 10542 9395



Áp suất làm việc (kg/cm2) 0,2 0,2 kg/cm2


Cỡ ống: 51 3, L = 6700 mm

Bố trí: tam giác đều, bước ống t = 67, Số ống: n = 439

Kích thước bao: H = 1700 9918 mm


*Công dụng:

Dùng làm nguội HH khí SO3 ra khỏi lớp 3 bằng HH khí SO2 hoàn lưu.


48

Sử dụng TB truyền nhiệt ống chùm, trao đổi nhiệt ngược chiều. HH khí

SO3 đi trong ống còn HH khí SO2 đi ngoài ống.

HH khí sau khi đi ra khỏi lớp xúc tác thứ ba có nhiệt độ là 4540C được

dẫn qua TB, trao đổi với dòng SO2 chưa phản ứng để giảm nhiệt độ xuống

còn 2480C rồi được dẫn qua tháp hấp thụ để tạo axit.

HH SO2 hoàn lưu sau khi đi ra khỏi tháp hấp thụ có nhiệt độ khoảng

800C sẽ được dẫn vào TB E-1003 trao đổi nhiệt với HH SO3 lên đến 3450C,

tiếp tục được dẫn vào TB E-1002, trao đổi nhiệt với dòng SO3 đi ra từ lớp hai.


Đặc tính của các dòng:





Lưu lượng (Nm3/h) 10495,72 9394,9



Áp suất làm việc (kg/cm2) 0,2 0,2


Cỡ ống: 51 3, L = 6700 mm

Bố trí: tam giác đều, bước ống t = 67, số lỗ qua đường kính là 27

Số ống: n = 613


Khối lượng: 37715 kg


*Công dụng:

Dùng làm nguội SO3 bằng KKK.


49

Sử dụng TB truyền nhiệt ống chùm, kiểu ống đứng, trao đổi nhiệt

ngược chiều. HH khí SO3 đi trong ống còn KKK đi ngoài ống.

HH SO3 sau khi trao đổi nhiệt ở TB E-1003 xuống nhiệt độ 2480C, tiếp

tục được đưa qua TB E-1004 để trao đổi nhiệt với KK xuống 1800C trước khi

đi qua tháp tiếp xúc để tạo axít.

KK đưa vào có nhiệt độ 300C, sau khi trao đổi nhiệt với SO3 xong sẽ

lên đến 700C rồi thải ra ngoài KK.







Lưu lượng (Nm3/h) 10492 20000



Áp suất làm việc (at) Khí quyển Khí quyển

Kích thước ống trao đổi nhiệt: 51 3, L = 4000

Bề mặt trao đổi nhiệt: 215 m2

3.4.6.5. TB làm nguội E-1005

*Công dụng:

Dùng làm nguội HH khí SO3.


Dạng TB trao đổi nhiệt ống chùm thẳng đứng, trao đổi nhiệt ngược

chiều. HH khí SO3 đi trong ống còn KK đi ngoài ống.

HH khí sau khi đi qua lớp xúc tác thứ tư có nhiệt độ là 4450C sẽ được

làm nguội bằng oxy KK xuống còn 1800C rồi mới dẫn vào tháp hấp thụ thứ

hai để tạo axit.

KK sau khi trao đổi nhiệt tăng từ 30 lên 1450C được thải bỏ.

50






Thành phần HH khí SO3 KK

Lưu lượng (Nm3/h) 9368 22000



Áp suất làm việc (at) Khí quyển Khí quyển


Cỡ ống: 51 3, L = 6000 mm, Số ống: n = 517


Khối lượng: 23533 kg

3.4.7. Tháp sấy F-1001

*Công dụng:

Dùng để sấy KK ẩm bằng axit H2SO4 98,3% trước khi đưa vào lò đốt

và tháp tiếp xúc, tránh tạo mù axit.


Là tháp hấp thụ dạng tháp đệm. Vỏ tháp làm bằng thép không gỉ

SS400, vì tháp làm việc trong môi trường axit nên bên trong có lót gạch chịu

axit dày 120 mm để bảo vệ vật liệu.

Bên trong tháp được chia thành 3 phần:

- Dưới cùng là khoảng không gian trống cao 1825 mm cho KK đi vào.

- Phần giữa được xếp đệm gạch ceramic theo dạng bàn cờ, đệm được xếp

thành 3 lớp theo kích thước đệm: 120 120, 100 100, 80 80 cao gần

7300mm.

- Phần trên cùng cao khoảng 6200mm bao gồm cả nắp và cửa người. Bên

trong có lắp cột nến lọc cao 3500mm dùng để lọc mù axit bị cuốn theo dòng

51

khí sau quá trình hấp thụ. Nến lọc mù được làm bằng sợi thủy tinh nén chặt và

được nhập từ nước ngoài về.

Axit H2SO4 98,3% dẫn vào giữa tháp rồi theo đĩa phân phối lỏng chảy

từ trên xuống thấm ướt bề mặt đệm. KK đi từ dưới lên, tiếp xúc với axit trên

bề mặt đệm; do axit H2SO4 98,3% có áp suất cân bằng của hơi nước trên bề

mặt rất nhỏ so với áp suất riêng phần của hơi nước trong KK do đó động lực

hấp thụ P lớn nên KK được sấy khô gần như hoàn toàn.

KK được sấy khô tiếp tục đi lên trên, qua nến lọc mù, toàn bộ mù axit

cuốn theo bị giữ lại trong cột nến và chảy lại xuống dưới. KKK ra khỏi tháp

được dẫn qua các TB trao đổi nhiệt để nâng lên đến nhiệt độ thích hợp trước

khi vào lò đốt lưu huỳnh lỏng.


KK vào tháp:

Lưu lượng: 11133 m3/h

Nhiệt độ vào: 350C

Nhiệt độ ra: 500C

Axit tưới H2SO4 98,3%

Lưu lượng: 75m3/h



Áp suất khí:

Vào tháp: 3760 mm H2O

Ra tháp: 3350 mm H2O

Hiệu suất hấp thụ: 99,9 %

Khối lượng có tải: 74382 kg

Khối lượng không tải: 68667 kg

3.4.8. Tháp hấp thụ I (F-1002)

*Công dụng:

52

Dùng để hấp thụ khí SO3 sau khi đi qua 3 lớp xúc tác của tháp tiếp xúc,

bằng axit H2SO4 98,3%.


Tương tự tháp sấy KK, tháp hấp thụ dạng đệm, hình trụ, vỏ tháp làm

bằng thép không gỉ SS400 bên trong có lót gạch chịu axit. Đường kính ngoài

2538 mm, đường kính trong 2513 mm, tháp cao 15400 mm, được chia thành

2 phần:

- Phần dưới cao 9555 mm (tính từ chân tháp), được xếp đệm, thực hiện

quá trình hấp thụ SO3. Đệm ceramic dạng viên gạch được xếp thành 3 lớp (từ

dưới lên) theo kích thước: 120 120, 100 100, 80 80.

- Phần trên cao 4450mm (tính từ vị trí trên cùng của đệm đến vị trí khí

ra), thực hiện quá trình lọc khí bằng nến lọc khí.

HH khí ra khỏi lớp thứ ba của tháp tiếp xúc được đưa vào tháp hấp thụ

I từ dưới lên, axit được tưới từ trên xuống. Sự tiếp xúc pha xảy ra trên bề mặt

đệm. Khí SO3 được axit hấp thụ vào pha lỏng tạo oleum, HH khí còn lại đi

qua nến lọc khí, phần mù axit được giữ lại, SO2 chưa chuyển hóa được đưa

trở lại tháp tiếp xúc để tiếp tục được oxy hóa thành SO3.


HH khí SO3 vào tháp:




Axit tưới H2SO4 98,3%:



Nhiệt độ ra: 98,10C

Áp suất khí:


Ra tháp: 1210 mm H2O

53



*Nguyên tắc hoạt động:

Khi mới bắt đầu chạy tháp hay sau khi dừng tháp để đại tu, để vận hành

tháp trở lại, trước hết ta phải cho axit tưới ướt đệm trong tháp từ 4 - 8h rồi

mới cho khí vào để thực hiện quá trình hấp thụ. Nếu không có quá trình làm

ướt đệm này, hiệu suất quá trình hấp thụ sẽ rất thấp vì khi đó diện tích bề mặt

truyền khối sẽ giảm đi đáng kể.

3.4.9. Tháp hấp thụ II (F-1003)

*Công dụng:

Dùng để hấp thụ khí SO3 sau khi ra khỏi lớp 4 của tháp chuyển hóa,

bằng axit sunfuric 98,3%.


Tương tự tháp hấp thụ I, do hiệu quả lọc mù của nến lọc là 99,9% nên

dòng khí ra khỏi tháp hấp thụ II được phóng không mà không cần xử lí (có

nồng độ SO2 khoảng 560ppm).


HH khí SO3 vào tháp:




Axit tưới H2SO4 98,3%:




Áp suất khí:


Ra tháp: 50 mm H2O


54


3.4.10.Thùng chứa axit tuần hoàn G-1005

*Công dụng:

Chứa axit tuần hoàn monohydrat (H2SO4 98,3%). Bên trong thùng có

lắp đặt các bơm để tuần hoàn axit về tháp sấy và tháp hấp thụ.


Thùng hình trụ, nằm ngang, vỏ bằng thép 20K, bên trong có xây một

lớp gạch chịu axit. Trên thùng có đặt 3 máy bơm công suất 20HP, n = 1460

vòng/phút, 2 máy để bơm axit về 2 tháp hấp thụ, bơm còn lại để dùng cho

tháp sấy.


Kích thước giới hạn: dài rộng cao = 8976 3220 3420

Khối lượng không tải: 4645,7 kg

Khối lượng cơ bản: 5700 kg

3.4.11. TB làm lạnh axit tuần hoàn

*Công dụng:

Làm lạnh axit tuần hoàn về tháp sấy và tháp hấp thụ để làm tăng hiệu

quả quá trình hấp thụ.


TB trao đổi nhiệt dạng tấm có bề mặt truyền nhiệt phẳng, bên trong

gồm những tấm làm bằng thép không gỉ ghép thành những hộp rỗng có nhiều

ngăn, có những lỗ nối nhau tương ứng tạo thành lối chuyển động riêng cho

từng lưu chất. Giữa các tấm có các dây ron bao kín đảm bảo ngăn cách hai

lưu chất. Bên ngoài có các thanh dần có bulong để ép chặt các tấm bản. Các

tấm trao đổi nhiệt được giập theo hình mũi tên có tác dụng hướng cho dòng

lưu chất chảy theo một hướng nhất định.

55

3.5. KHỞI ĐỘNG DÂY CHUYỀN

Sau khi đại tu, để đưa dây chuyền hoạt động trở 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.

3.5.1.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, đốt lò bằng củi, nhiệt độ lò tăng từ 30 – 120oC.

Đưa khay tôn vào lò, 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 độ từ 5 –

80oC/h. Tốc độ nâng nhiệt phải khống chế đúng theo quy trình để không làm

phồng rộp lớp gạch ở bề mặt.

Ở nhiệt độ 100oC 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 120oC và giữ nhiệt độ này trong vòng 24 giờ.

Trong quá trình sấy lò, đặt một tấm tôn nhỏ ở đầu ra cửa khói để kiểm

tra sự 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 – 220oC. Tốc độ

nâng nhiệt độ là 15 – 20oC/h. Giai đoạn này kéo dài trong khoảng 7 giờ.

Giai đoạn 3:

56

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 – 800oC, tốc độ nâng nhiệt độ là 15 – 20oC/h.

Khi nhiệt độ trong lò đạt 800oC giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 4 giờ.

3.5.2. 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 kín van xả.

Cấp nước mềm vào nồi hơi tới mức 1/3 ống thủy.

Chuẩn bị thùng phi 200lít rửa sạch.

Thoát bích lắp van an toàn, dùng mặt lỗ bích này để đưa hóa chất vào.

Cân 85 kg NaOH (100%) hòa tan với 400lít nước nóng trong thùng

phuy sạch.

Cân 70 kg Na3PO4.12H2O quy về 100% Na3PO4 hòa tan với 300lít nước

nóng trong thùng phuy sạch khuấy mạnh cho tan hết rồi lần lượt rót các hóa

chất trên qua cửa van an toàn. Khi rót xong lắp van an toàn lại.

Tốc độ nâng nhiệt 8 - 100C/h. Sau khi đạt 1000C giữ nhiệt độ này trong

4 giờ sau đó nâng nhiệt độ này lên 10 - 150C/h. Khi áp suất đạt 1kg/cm2 thì xả

ống thủy, áp suất đạt 4kg/cm2 thì siết các van lại.

Khi áp suất đạt 8kg/cm2 thì duy trì ở áp suất này trong 6 giờ, định kỳ 2

giờ xả van đáy 1 lần trong 5 giây và lấy nước lò đem đi phân tích độ kiềm.

Khi độ kiềm trong nước ổn định thì kết thúc quá trình kiềm hóa, từ từ hạ áp

suất về 0 bằng cách đưa nước về nồi hơi, đồng thời mở van xả cạn cho đến

khi hết cạn nước bên trong thì đóng van xả, kiểm tra hệ thống lần cuối đảm

57

bảo hệ thống không có vấn đề gì mới cấp nước vào nồi hơi và tiến hành chạy

nồi hơi theo quy định.

3.5.3. Sấy xúc tác

Trước khi sấy xúc tác, khởi động tháp sấy làm việc 15 phút sau đó cho

dòng KKK đi vào tháp tiếp xúc. Tốc độ nâng nhiệt độ trong tháp tiếp xúc 5 -

80C đến khi nhiệt độ trong lò đốt cân bằng với nhiệt độ ở tháp tiếp xúc thì tiến

hành gia nhiệt cho xúc tác.

Đưa trực tiếp dòng khí nóng từ lò đốt sang tháp tiếp xúc, nâng nhiệt độ

lò đốt lên cao sao cho phù hợp với việc nâng nhiệt độ xúc tác lên từ 10 -

150C/h cho đến khi nhiệt độ xúc tác trong lớp 1 đạt 3800C thì giữ nhiệt độ này

trong 4 giờ để làm nóng toàn bộ khối xúc tác trong tháp tiếp xúc.

Quá trình sấy lò đốt và sấy tháp tiếp xúc là rất quan trọng vì nó quyết

định tuổi thọ và hiệu quả làm việc của toàn bộ hệ thống, do đó trong quá trình

khởi động xưởng phải thường xuyên theo dõi máy móc TB và ghi chép đầy

đủ và trung thực các thông số kỹ thuật vào sổ nhật ký kỹ thuật.

3.6. NHỮNG SỰ CỐ, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

58

TT Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục

1 - Trong bể hóa lỏng

có nhiều bọt lưu

huỳnh.

- Do lưu huỳnh có lẫn

nhiều nước.

- Ngừng cấp lưu huỳnh

ướt, thay lưu huỳnh khô.

2 - Hỏng ống trao đổi

nhiệt.

- Có hơi nước thoát ra

trên bề mặt lưu

huỳnh.

- Dừng hóa lỏng và giảm

mức lưu huỳnh đến tối

thiểu.

- Tháo ống trao đổi nhiệt

ra khỏi thùng hóa lỏng để

sửa chữa hoặc thay thế.

3 - Tạo váng đen

Bitum trong lưu

huỳnh.

- Do lưu huỳnh có

chứa hàm lượng

Bitum vượt tiêu

chuẩn.

- Tháo bỏ váng đen ra.

4

- Cháy lưu huỳnh

lỏng.

- Do mức lưu huỳnh

thấp hoặc ống trao

đổi nhiệt không được

ngập lưu huỳnh.

- Dừng cấp lưu huỳnh và

máy khuấy.

- Mở đường hơi cứu hỏa,

sau 10 phút mà không

dập được thì dùng nước

cứu hỏa.

5

- Nồi hơi bị xì hở. - Khi ống xì hở nhỏ,

chất thải và nước

hoặc hơi nước sẽ xâm

nhập vào nồi hơi rất

khó phát hiện.

- Khi bị xì hở lớn,

lượng nước tiêu thụ

tăng lên.

- Dừng ngay xưởng làm

lạnh và sửa chữa chỗ xì

hở.

59

6- Vòi phun lưu

huỳnh lỏng bị tắc.

- Lưu huỳnh bẫn lẫn

tạp chất.

- Kiểm tra và tìm biện

pháp khắc phục.

7

- Nhiệt độ và nồng

độ SO2 tăng giảm

bất thường.

- Do việc phun lưu

huỳnh vào lò không

ổn định.

- S lọc chưa tốt, còn

chứa nhiều sạn cát,

làm cho lượng S phun

vào không đều.

- KK pha trước tiếp

xúc ít hay nhiều.

- Kiểm tra vòi phun và

thay vòi phun khác.

- Kiểm tra thùng lắng và

khắc phục

- Báo thợ đo lường kiểm

tra lại TB đo lường tự

động của hệ thống.

8

- KK sau tháp sấy

vẫn còn độ ẩm cao

hơn 0,015%.

- Lượng axit sấy tưới

vào tháp chưa đủ.

- Nồng độ axit tưới

thấp.

- Nhiệt độ axit cao

quá so với nhiệt độ

cho phép.

- Kiểm tra sự phân phối

axit vào tháp qua kính ở

đỉnh tháp.

- Tăng lượng tưới.

- Kiểm tra bơm.

- Tăng nồng độ axit theo

đúng tiêu chuẩn.

- Tăng lượng nước làm

lạnh đề hạ nhiệt độ axit

tưới.

9 - Độ ẩm trong KK

vào lò cao quá

0,015%.

- Máy bơm axit sấy

ngừng hoạt động,

quạt K – 1001A/B

- Ngừng ngay quạt

K – 1001A/B để thay

bơm.

60

vẫn chạy.

61

10

- Mức chuyển hóa

giảm.

- Nồng độ khí SO2

cao quá.

- Lưu lượng KK vào

máy quá lớn.

- Chưa giữ đúng chế

độ nhiệt đã quy định.

- Hoạt tính của xúc

tác giảm do bụi bẩn

và do bột S hóa rắn

nằm bít lỗ xốp của

chất xúc tác.

- Đưa về nồng độ SO2

cho phép.

- Điều chỉnh van trên

đường ống đẩy của quạt

K – 1001A/B.

- Kiểm tra lại các cặp

nhiệt, đưa nhiệt độ theo

đúng quy định.

- Kiểm tra tạp chất trong

khí SO2 vào tháp chuyển

hóa. Nếu cao quá phải

khắc phục lắng lọc S vào

lò đốt lưu huỳnh.

11

- Nhiệt độ các lớp

trên bình thường,

trong khi đó nhiệt

độ các lớp dưới

giảm.

- Do nồng độ SO2

thay đổi.

- Phân tích kiểm tra nồng

độ SO2, liên hệ thợ vận

hành lò đốt S điều chỉnh

cho phù hợp.

12

- Nhiệt độ khí vào

lớp 1 cao hoặc thấp.

- Do nhiệt độ khí lò

ra thay đổi và do sự

điều chỉnh của thợ

nồi hơi.

- Liên hệ thợ lò đốt S, thợ

nồi hơi, thợ tiếp xúc kiểm

tra nồng độ SO2 sau lò và

vào tiếp xúc để xác định

lượng KK pha cho phù

hợp.

13 - Mức chuyển hóa

sau các lớp 1 hoặc 2

hoặc 3 giảm nhiều,

- Do hệ thống ống

trao đổi nhiệt E-1001,

E-1002, E-1003

- Cho dừng, kiểm tra xác

định TB thủng để có biện

pháp xử lý.

62

trong khi mức

chuyển hóa chung

cũng giảm.

không kín.

63

14

- Trở lực của tháp

chuyển hóa tăng

nhanh.

- Chất xúc tác vỡ vụn

nhiều và ngày càng bị

lèn chặt.

- Đợi khi dừng xưởng đại

tu, tháo hết xúc tác ra,

sàng bỏ hết hạt vụn, bù

thêm xúc tác mới cho đủ.

15

- Sau khi ngừng

xưởng quá lâu. Khi

chạy lại nhiệt độ

vào ra các lớp xúc

tác không tăng lên

được. Xúc tác

không hoạt động.

- Tháp chuyển hóa

mất nhiệt. Khi chạy

lại xưởng nhiệt độ

HH khí SO2 vào lớp

xúc tác thấp dưới

mức quy định.

- Cho bộ phân đốt dầu

hoạt động để nâng nhiệt

độ HH khí SO2 lên mức

quy định. Sau đó tắt bộ

đốt dầu.

16

- Mức hấp thụ giảm. - Lượng axit tưới vào

thấp hấp thụ chưa đủ.

- Nhiệt độ axit tưới

cao quá.


cao quá mức quy

định.

- Bề mặt vòng đệm

bẩn làm giảm bề mặt

tự do của vòng đệm.

- Tăng lượng axit tưới.

- Tăng lượng nước vào

làm lạnh.

- Đưa nồng độ về mức

quy định (98,3% H2SO4).

- Nếu đệm quá bẩn do

sunfat sắt bít kín thì phải

dừng xưởng thông rửa

bằng nước tưới trực tiếp

vào giữa tháp.

17 - Đuôi khí ở miệng

ống thải khí ra rất

cao (nhiều mù axit).


loãng quá.

- Lưu huỳnh đưa vào

lò đốt có nhiều

- Đưa nồng độ axit tưới

về quy định.

- Kiểm tra lại chất lượng

64

Bitum, do khi cháy

Bitum sẽ tạo ra nhiều

hơi nước.

- Độ ẩm trong KK

sau sấy cao.

S đã lọc và khắc phục.

- Cách khắc phục như

phần (8) & (9).

18

- Cách miệng ống

thải khí, khoảng

1m, đuôi khí ban

đầu có màu nâu sau

to dần và trắng đục.

- Sau tháp hấp thụ

F-1003 chưa hấp thụ

hết SO3 do để nồng

độ axit tưới cao quá

mức quy định.

- Đưa nồng độ axit tưới

vào tháp F-1003 về quy

định (98,3% H2SO4).

3.7. NGỪNG MÁY

3.7.1. Ngừng máy dài ngày theo kế hoạch

Khi dừng máy dài ngày để bảo dưỡng TB hoặc vì một lý do nào đó thì

việc tiến hành ngừng máy phải tuân thủ theo đúng trình tự:

Đóng nhanh van lưu huỳnh phun vào lò, mở nhanh van tuần hoàn về

thùng chứa. Tắt bơm lưu huỳnh.

Để quạt thổi khí chính làm việc thêm 15 phút (mục đích đuổi hết SO3

trong hệ thống tránh hiện tượng SO3 ngưng tụ thành axit gây tác hại

cho xúc tác, ăn mòn TB,…).

Tắt quạt thổi khí.

Đóng van khí từ công đoạn đốt lưu huỳnh sang công đoạn tiếp xúc

tránh tình trạng khí ngược lại lò hơi, lò đốt.

Tháo vòi đốt lưu huỳnh, lắp vòi đốt dầu để chuẩn bị đốt dầu phục vụ

thổi máy làm nguội.

65

Đóng các van khác xung quanh tháp tiếp xúc để hạn chế sự hút ẩm của

môi trường vào xúc tác.

Tắt các bơm axit sunfuric, đóng các van trao đổi axit sunfuric giữa các

tháp sấy – hấp thụ. Đóng van nước bổ sung vào thùng tuần hoàn.

Đóng nước vào các TB làm lạnh.

Tắt bơm nước làm lạnh tuần hoàn.

Mở các van tháo axit sunfuric ở các TB làm lạnh về thùng tuần hoàn.

Tắt quạt làm nguội, quạt hòa gió,…

3.7.2. Ngừng máy ngắn hạn

Trước khi ngừng máy tiếp xúc, phải đưa nhiệt độ của các lớp xúc tác

lên cao trong phạm vi cho phép. Đóng toàn bộ các van xung quanh máy

tiếp xúc để giữ nhiệt trong thời gian phải ngừng máy.

Khi chạy lại mà nhiệt độ xúc tác lớp 1 còn ≥ 380oC thì có thể đốt S

ngay không cần nâng nhiệt độ cho xúc tác.

Khi nhiệt độ máy tiếp xúc thấp hơn 380oC thì phải đốt dầu để gia nhiệt

lại, tốc độ nâng nhiệt 20oC ÷ 25oC/h. Khi đạt nhiệt độ quy định mới

được đốt S lại.

Thời gian gia nhiệt và đưa máy tiếp xúc vào làm việc bình thường đối

với xúc tác cũ là 42 ÷ 48giờ.

3.7.2.1. Ngừng máy do mất điện toàn xưởng

Đóng các van khí xung quanh máy tiếp xúc để giữ nhiệt cho máy tiếp

xúc.

Đóng van khí từ công đoạn đốt S sang công đoạn tiếp xúc.

Đóng các van trao đổi axit sunfuric giữa tháp sấy – tháp hấp thụ.

Đóng van nước bổ sung vào thùng chứa tuần hoàn.

Chờ lệnh khởi động khi có điện trở lại.

3.7.2.2. Ngừng máy đột ngột do sự cố

Tùy theo tình hình cụ thể mà áp dụng trình tự ngừng máy ngắn hạn hay

ngừng máy dài hạn.

66

3.8. CÁC BIỆN PHÁP DUY TRÌ CHẾ ĐỘ KỸ THUẬT

Để đảm bảo nồng độ SO2 sau lò đốt ≥ 10,5% phải tiến hành theo dõi và

khống chế:

Nhiệt độ, áp suất của hơi bão hòa vào gia nhiệt của TB nấu chảy lưu

huỳnh, TB lắng, thùng chứa và đường ống dẫn lưu huỳnh lỏng.

Theo dõi lưu lượng và áp lực của bơm lưu huỳnh lỏng (Q = 1,1 ÷

1,5m3/h; P = 12kg/cm2).

Để hiệu suất chuyển hóa SO2 cao, luôn theo dõi điều chỉnh nhiệt độ và

lưu lượng khí vào và ra các lớp xúc tác của máy tiếp xúc.

Độ ẩm của KK sau tháp sấy được điều chỉnh bằng cách giảm lượng axit

tưới, duy trì nồng độ và nhiệt độ axit tưới theo đúng quy định kỹ thuật.

Mức axit sunfuric trong thùng tuần hoàn được khống chế bằng cách

điều chỉnh tự động lượng axit sunfuric về kho thành phẩm (mức khống

chế ≥ 2/3 thể tích thùng tuần hoàn).

Nồng độ axit sunfuric hấp thụ được khống chế bằng cách điều chỉnh tự

động lượng nước công nghệ bổ sung vào thùng chứa axit sunfuric tuần

hoàn.

Nhiệt độ khí ra khỏi tháp hấp thụ được khống chế bằng cách điều chỉnh

nhiệt độ và lưu lượng axit sunfuric tưới vào tháp.

Nhiệt độ axit sunfuric tưới được khống chế bằng cách điều chỉnh lượng

nước vào các TB làm lạnh.

Nhiệt độ axit sunfuric chảy được khống chế bằng lượng tưới và nhiệt

độ axit sunfuric tưới.

Hiệu suất hấp thụ được khống chế bằng cách điều chỉnh đủ lưu lượng,

nhiệt độ, và nồng độ axit sunfuric tưới.

3.9. AN TOÀN LAO ĐỘNG

Công nhân vận hành tại xưởng axit sunfuric phải được bác sĩ xác nhận

có đủ sức khỏe làm việc (không nghiện ma túy, rượu bia và các chất

67

kích thích khác), đã được học qua các lớp học về kỹ thuật an toàn lao

động, quy tắc phòng cháy chữa cháy.

Mang đầy đủ trang bị bảo hộ lao động khi làm việc (quần áo, găng tay,

khẩu trang, kính, mặt nạ phòng độc,…)

Vận hành máy móc TB đúng các chỉ tiêu kỹ thuật và đúng bản chỉ dẫn

vận hành.

Khi lấy mẫu, xả bơm phải có găng tay, kính bảo hộ lao động.

Khi có axit sunfuric rơi vãi trên sàn nhà phải trung hòa bằng vôi bột

đến trung tính.

Các khớp nối trục, bộ phận chuyển động phải có nắp bảo hiểm.

Đường lên xuống cầu thang phải gọn gàng, sạch sẽ không có chướng

ngại vật.

Khi bị axit sunfuric bắn vào người phải rửa ngay bằng nước sạch rồi

rửa bằng dung dịch NaHCO3 5%. Trường hợp nặng phải đưa đến trạm

cấp cứu.

Khi có nhiều khí bay ra do nhiều nguyên nhân như xì hở,… phải đeo

mặt nạ phòng độc. Nếu có người bị nạn phải khẩn trương đưa nạn nhân

đến nơi KK sạch sẽ hoặc trạm cấp cứu.

Chỉ được phép dùng đèn soi từ 24 ÷ 36V.

Khi sửa chữa nhất thiết phải cắt điện và treo bảng “cấm đóng điện” tại

cầu dao hoặc nút điện khởi động. Ai treo bảng thì khi sửa xong người

đó phải trực tiếp bỏ bảng.

Khi làm việc bên trong các TB, đặc biệt là nồi hơi, lò đốt, máy tiếp xúc,

…ít nhất phải có 2 người và một người canh chừng bên ngoài.

Khi các TB đang hoạt động, không được chui vào bên trong sửa chữa.

Không được tự động sửa chữa máy móc TB điện và TB đo lường.

Các dụng cụ phòng cứu hỏa phải để đúng vị trí và được giữ gìn cẩn

thận.

Không đổ rác xuống các máng và rãnh thoát nước.

68

Thực hiện tốt chế độ vệ sinh cá nhân.

Định kỳ 6 tháng một lần, công nhân phải được kiểm tra lại về kiến thức

hiểu biết về kỹ thuật an toàn lao động, phòng chống cháy nổ.

69

CHƯƠNG 4

CÁC VẤN ĐỀ CẦN KIỂM TRA

TẠI PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT

AXIT SUNFURIC SỐ 2

70

4.1. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG LƯU HUỲNH NGUYÊN LIỆU

Phần khối lượng của lưu huỳnh (X) được tính theo công thức:

X = 100 – (X1 + X2 + X3 + X4 + …)

Trong đó:

X1: hàm lượng tro %

X2: hàm lượng axit tính theo axit sunfuric %

X3: hàm lượng cacbon và các tạp chất hữu cơ %

X4: hàm lượng selen %

X5: hàm lượng asen %

4.1.1. Xác định hàm lượng tro

a. Tiến hành:

Cân chính xác 20g ± 0,001g mẫu, cho vào chén sứ nhỏ (chén đã biết

trọng lượng) nung ở 250oC, sau 2 giờ lấy chén ra, để nguội trong bình hút ẩm

rồi cân lại.

b. Kết quả:

Lượng tro tính theo công thức sau:

%

Trong đó:

m1: khối lượng còn lại sau khi nung trong lò điện (g)

m : khối lượng mẫu phân tích (g)

Tiến hành phân tích hai mẫu song song, chênh lệch không quá 0,005%.

Lấy kết quả trung bình của hai lần phân tích.

4.1.2. Xác định hàm lượng axit

a. Hóa chất:

+ Cồn kỹ thuật 95%

+ phenolphtalein 1% trong cồn

+ KOH hoặc NaOH 0,01N

+ Nước cất không chứa CO2

b. Tiến hành:

71

- Cân chính xác 50g lưu huỳnh, sai số không quá 0,001g. Chuyển vào cốc

400ml.

- Tưới ướt bằng 25 ml cồn và thêm vào đó 200 ml nước cất, khuấy đều.

- Đậy cốc bằng mặt kính đồng hồ rồi đem đun sôi, thời gian khoảng 15 ÷ 20

phút, khuấy đều rồi làm lạnh dung dịch.

- Lọc dung dịch bằng giấy lọc băng trắng vào bình định mức 250 ml, thêm

nước cất không chứa CO2 cho đủ đến vạch mức, lắc trộn đều.

- Hút 100 ml dung dịch lọc được trong bình định mức, cho vào bình tam giác

loại 250 ml. Tiến hành chuẩn từ Mirroburet bằng dung dịch KOH 0,01N

(hoặc NaOH 0,01N) với chỉ thị phenolphtalein đến khi dung dịch có màu

hồng. Ghi thể tích (V1) KOH đã dùng.

- Tiến hành thí nghiệm kiểm tra bằng dung dịch gồm có nước và cồn trong

cùng điều kiện và cùng số lượng các chất phản ứng, nhưng không có chất

phân tích. Ghi thể tích (V2) KOH đã sử dụng.

c. Tính toán:

Hàm lượng axit (X2) tính theo công thức:

%

Trong đó:

V1: thể tích dung dịch KOH (hoặc NaOH) 0,01N đã dùng khi chuẩn

dung dịch phân tích (ml)

V2: thể tích dung dịch KOH (hoặc NaOH) 0,01N đã dùng khi chuẩn

dung dịch kiểm tra (ml)

m: khối lượng lưu huỳnh đã cân (g)

0,00049: lượng axit H2SO4 tương ứng 1 ml KOH 0,01N (g)

Tiến hành song song hai mẫu phân tích, sai số chênh lệch kết quả KK

0,001%, lấy kết quả trung bình của hai lần phân tích.

4.1.3. Xác định hàm lượng cacbon và các hợp chất hữu cơ

a. Phương pháp: trọng lượng.

72

b. Dụng cụ:

+ Lò nung

+ Bếp cát

c.Tiến hành:

- Cân chính xác 50g mẫu, sai lệch cho phép không lớn hơn 0,001g, chuyển

vào chén thạch anh.

- Chén này đã được nung đến khối lượng không đổi. Người ta làm nóng và

nấu chảy mẫu trên bếp cát (không được thêm nước nóng). Sau đó, nung sơ bộ

ở 250oC, để đuổi hết lưu huỳnh người ta giữ ở nhiệt độ đó trong 2 giờ.

- Chén thạch anh có chứa mẫu gồm có cả các hợp chất hữu cơ và tro được làm

nguội trong bình hút ẩm rồi cân chính xác sai số không quá 0,001g (m1).

- Sau đó người ta đưa chén mẫu nung vào trong lò điện và nung ở 800 ± 25oC

đến khối lượng không đổi, làm nguội trong bình hút ẩm và tiến hành cân thật

chính xác, sai số không quá 0,001g (m2).

d. Tính toán:

Phần khối lượng các hợp chất hữu cơ X3, tính theo công thức:

%

Trong đó:

m: khối lượng mẫu phân tích (g)

m1: khối lượng cặn có chứa cả chất hữu cơ và tro (g)

m2: khối lượng cặn sau khi nung ở trong lò điện (g)

Chú ý: tiến hành phân tích hai mẫu song song, sai số giữa hai lần thí

nghiệm cần nhỏ hơn 0,004%. Lấy kết quả trung bình giữa hai lần phân tích.

4.1.4. Xác định hàm lượng selen

a. Nguyên lý:

Phân hủy mẫu bằng xút:

5NaOH + S = 3H2O + N2S2O3 + 2Na2S

Na2S + 4H2O2 = Na2SO4 + 4H2O

Dùng KI để kết tủa selen trong cặn, dung dịch để phân tích telu.

73

H2SeO3 + 4KI + 4HNO3 = 4KNO3 + 3H2O + 2I2 + Se

Để xác định lượng Se ta hòa tan cặn trong HNO3 và HCl rồi chuẩn

bằng Na2SiO3 và dung dịch Iot.

Se + HNO3 = N2O3 + H2SeO3

H2SeO3 + Na2S2O3 + 4HCl = Na2S4SeO5 + Na2S4O5 + NaCl + 3H2O

2Na2S2O3 + I2 = 2NaI + Na2S4O5

b. Hóa chất:

+ HNO3đ (d = 1,4 g/cm3)

+ HClđ (d = 1,19 g/cm3) và dung dịch HCl 1:20

+ NaOH 20%

+ Na2S2O3.5H2O 0,02N

+ I2 0,02N, KI

+ H2O2 30%

+ CO(NH2)2

+ Phenolphtalein 1%

+ Hồ tinh bột 1%

c. Tiến hành thí nghiệm:

- Cân 2 ÷ 3g mẫu lưu huỳnh (chính xác đến 0,001g) cho vào cốc 250 ml. Tưới

ướt bằng 2 ÷ 3 ml cồn, thêm 50 ml NaOH và đun nóng cho tan hết lưu huỳnh.

- Làm lạnh dung dịch, nhỏ từng giọt H2O2 tử buret đến khi mất màu dung

dịch. Sau đó bổ sung H2O2 đến dư (5 ml) đun sôi trong 5 phút. Làm nguội, rồi

lại thêm 5 ml H2O2. Tiến hành như vậy 4 lần.

- Bổ sung 50 ml nước cất vào dung dịch, trung hòa bằng HCl (d = 1,19 g/cm3)

chỉ thị phenolphtalein. Trước tiên bổ sung axit dư, dung dịch không màu. Sau

đó trung hòa đến đỏ thẫm, rồi lại bổ sung axit, kết thúc cho đến khi mất màu.

Thêm 10 ml HCl (d = 1,19 g/cm3) và nâng thể tích dung dịch đến 150 ml bằng

nước cất.

- Người ta nghiền 5g CO(NH2)2 cho vào dung dịch, đun sôi, thêm 5g KI và

đun sôi tiếp trong 10 phút. Làm lạnh đến nhiệt độ phù hợp rồi lọc qua giấy lọc

74

băng trắng, selen tách ra ở trong cặn (dung dịch để phân tích telu) cặn trên

phễu được rửa bằng HCl (1,20) đến màu xanh của giấy lọc. (g)

- Chuyển cặn selen vào cốc 250 ml, thêm 10 ml (d = 1,19) và ở giọt HNO3

đặc đun cách thủy ở nhiệt độ 50 ÷ 70oC cho tan hết cả kết tủa. Làm lạnh, thêm

150 ml nước cất, 5g CO(NH2)2 đun nóng đến 80oC. Giữ ở nhiệt độ này 10

phút, làm lạnh và thêm 10 ml Na2S2O3 0,02N. Lượng dư Na2S2O3 được chuẩn

bằng dung dịch I2 có mặt 5 ml đến xanh nhạt.

d. Tính toán:

Hàm lượng selen X4 được tính như sau:

%

Trong đó:

a: thể tích Na2S2O3 0,02N (ml)

b: thể tích dung dịch I2 (ml)

k: hệ số tỷ lệ dung dịch Na2S2O3 và I2

TSe: độ chuẩn của dung dịch Na2S2O3 xác định theo Se

g: lượng mẫu lưu huỳnh đem phân tích (g)

4.1.5. Xác định hàm lượng Asen

a. Phương pháp:

So màu dùng đietyl dithio cacbamat bạc (khi khối lượng As = 0,001 ÷

0,02 mg)

Phương pháp dựa trên cơ sở khử Asen thành AsH3. Hấp thụ AsH3 bằng

C6H5N và đo mật độ quang của dung dịch thu được.

b. Dụng cụ, hóa chất:

+ Máy so màu quang điện

+ HNO3 (d = 1,4 g/cm3) và H2SO4 (d = 1,84 g/cm3) loại không chứa Asen.

+ HCl đặc, Br2 : CCl3 (2 : 3)

+ SnCl2 dung dịch 40% trong HCl

+ Zn hạt không chứa Asen (0,5 ÷ 1 mm)

+ Dung dịch chì axetat75

+ KI 15%, C6H5N tiêu chuẩn

+ Dietyl ditio cacbamat bạc 0,5% (1g trong 200 ml C6H5N, đựng trong chai

tối, sử dụng trong 14 ngày)

+ Bông tẩm chì axetat

Dung dịch mẫu 1: 0,1 mg As trong 1 ml dung dịch 1

Dung dịch mẫu 2: 0,0025 mg As trong 1 ml dung dịch 2

Chuẩn bị như sau: hút chính xác 25 ml dung dịch 1 cho vào bình định

mức 1 lít và dùng nước cất định mức đến vạch.

Chuẩn bị thang đồ thị mẫu:

Lấy 2 bình tam giác cỡ 100 ml lần lượt cho vào các bình lượng dung dịch 2

ml 1 2 3 4 5 6 7 8

As (mg) 0,0025 0,005 0,0075 0,01 0,0125 0,015 0,0175 0,02

Mỗi bình thêm 10 ml H2SO4 (1 : 2), thêm nước đến 40 ml, thêm 2 ml

KI, thêm 2 ml SnCl2 và để yên dung dịch trong 15 phút.

Trong phần 2 chứa bông thấm chì axetat, phần 4 là 5 ml dung dịch

dietyl ditio cacbamat bạc. Sau 15 phút, thêm vào dung dịch 5g kẽm và nhanh

chóng nút chặt và lắp vào dụng cụ hút khí. AsH3 tách ra được hấp thụ bằng

dung dịch dietyl ditio cacbamat bạc trong C6H5N trong 15 phút. Sau đó nối

với máy hút khí và tiến hành đo mật độ quang ở bước sóng 540 Hz.

Đối với các dung dịch mẫu so sánh:

Từ kết quả thu được, xây dựng đồ thị chuẩn, trục tung là khối luợng

Asen (mg), trục hoành là giá trị mật độ quang. Mỗi điểm chia độ của đồ thị là

giá trị của 3 lần đo song song. Đồ thị dùng trong 3 tháng, sau đó phải tiến

hành đo, xây dựng lại như trên.

c. Tiến hành phân tích:

Cân chính xác 10g ± 0,0002g mẫu phân tích, cho vào bình tam giác

miệng rộng, dung tích 500 ml, thêm 40 ml HH Br2 – CCl3, lắc đều 30 phút.

Sau đó từ từ đưa vào từng lượng nhỏ 1 ÷ 2 ml HNO3 đặc khuấy liên tục đến

hết 50 ml HNO3. Chờ cho nhiệt độ tăng lên và lại cho tiếp 50 ml HNO3 đặc

76

nữa, chờ cho Br2 tách ra, tăng nhiệt độ và hệ sôi nhẹ. Khi đã phân lớp rõ ràng

Brom tách ra mạnh, người ta làm lạnh bình trong nước đá trước khi thêm

HNO3 tiếp. Quá trình tiến hành trong tủ hút.

Khi phân hủy lưu huỳnh không hoàn toàn, thì lặp lại các giai đoạn trên,

sử dụng lượng nhỏ các thuốc thử.

Lượng Br2 – CCl3 dư (sau khi đã oxy hóa hoàn toàn lưu huỳnh) được

loại trừ bằng cách đun nóng dung dịch trên bếp cách thủy, sau đó trên bếp cát

đến khi khói trắng bay ra. Làm lạnh dung dịch, thêm 25 ml nước và tiếp tục

gia nhiệt cho khói trắng bay ra, tiến hành 3 lần cho hết HNO3.

Làm lạnh, chuyển toàn bộ vào bình định mức 50 ml và thêm nước đến

vạch. Để chuẩn bị dung dịch kiểm tra lấy 40 ml Br2 – CCl3 và 50 ml HNO3.

Đun nóng, thêm 2 ml H2SO4 đun đến khói trắng bay ra, thêm 5 ml nước và

đun tiếp. Sau đó làm lạnh, rót vào dung dịch H2SO4 1 : 2, chuyển vào bình

định mức 50 ml và thêm H2SO4 1:2 đến vạch.

Hút 25 ml dung dịch này, cho vào bình định mức 100 ml, thêm 2 ml

dung dịch H2SO4 1:2, thêm nước đến thể tích 40 ml và tiếp tục phân tích như

phân tích mẫu so sánh (khi xác định đồ thị chuẩn).

Khối lượng As trong dung dịch phân tích được xác định theo đồ thị

d. Tính toán:

Tính hàm lượng As (X5):

%

Trong đó:

m1: khối lượng As tra theo đồ thị (mg)

m: khối lượng mẫu phân tích (g)

V: thể tích dung dịch chọn để xác định (ml)

4.2. PHÂN TÍCH KHÍ

4.2.1. Xác định nồng độ khí SO2

a. Nguyên tắc:

Dựa vào phản ứng của SO2 với iốt

77

SO2 + I2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

b. Dụng cụ - hóa chất:

+ I2 0,1 N

+ Bình hấp thụ (1)

+ Bình hút khí (2)

+ Ống đong (3)

+ Áp kế chữ u (4)

+ Nhiệt kế (5)

c. Cách tiến hành:

Mẫu khí lấy từ ống dẫn khí nhờ ống thạch anh hay ống sứ. Trước khi

phân tích, phải xả hết khí đã phân tích ở trong bình hút khí, để lấy khí vào (xả

qua nước). Trong bình hấp thụ, lấy 1/3 thể tích nước cất, 1ml hồ tinh bột, vài

giọt iốt để dung dịch có màu xanh nhạt.

Hút chính xác 10ml I2 0,1N (k = 1) cho vào bình hấp thụ (1). Đậy thật

kín các bình hấp thụ và bình hút khí, sau đó mở vòi nước cho vòi nước chảy

ra đến khi ngừng nhỏ giọt chứng tỏ dụng cụ đã kín toàn bộ. Đặt ống đong

dưới vòi bình hút, mở từ từ van khí để khí vào bình hấp thụ. Nước chảy ra 2 –

3 giọt trong 1 giây. Lắc nhẹ bình hấp thụ. Khi thấy dung dịch trong bình hấp

thụ có màu xanh nhạt như lúc đầu thì dừng lại, đóng chặt các khóa. Ghi thể

tích nước chảy ra và đọc nhiệt độ, áp suất làm việc.

d.Tính toán:

Thể tích khí đi vào bình hấp thụ được tính bằng thể tích nước chảy ra –

đưa về điều kiện tiêu chuẩn (Vo):

Trong đó:

V: thể tích nước chảy ra (ml)

q: áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ thí nghiệm (mmHg)

p: áp suất của áp kế trong phòng (mmHg)

78

h: áp suất kín trong bình hút (mmHg)

1,095: thể tích khí SO2 ở điều kiện tiêu chuẩn

Chú ý:

- Trước khi phân tích phải kiểm tra độ kín của dụng cụ, đảm bảo tuyệt đối kín

mới được phân tích.

- Thường xuyên thay nước trong bình hấp thụ.

- Kết quả tính toán % SO2 có thể tra trong bảng tính sẵn.

4.2.2. Xác định phần trăm hấp thụ

a. Nguyên lý:

Khí chứa SO3 đi qua ống thủy tinh chứa NaCl xảy ra phản ứng sau:

SO3 + NaCl = NaCl.SO3

Hòa tan muối đã hấp thụ SO3 rồi chuẩn bằng NaOH 0,1N – với chỉ thị

là metyl đỏ:

NaCl.SO3 + H2O = NaCl + H2SO4

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O


+ Ống hấp thụ

+ Bình thu khí trơ

+ Ống đong

+ Nhiệt kế

+ Áp kế

+ Bông thủy tinh

+ NaCl tinh khiết, trung tính, khô.

+ NaOH 0,01N, metyl đỏ 1%

c. Tiến hành:

Cân khoảng 20g NaCl tinh khiết, cho vào bình hấp phụ (ống hấp phụ)

chặn 2 đầu ống bẳng bông thủy tinh, lắp dụng cụ theo sơ đồ. Kiểm tra độ kín

của dụng cụ. Mở van khí và van nước, khí được hút qua ống hấp phụ với tốc

độ 0,4 – 0,5 lit/phút.

79

Theo dõi đến khi nước trong ống đong khoảng 600 – 800 ml thì khóa

nhanh các khóa lại và ghi lại thể tích nước chảy ra ống đong (V). Tháo bình

hấp phụ, hòa tan muối và tráng kỹ ống hấp phụ bằng nước cất trung tính, cho

vào bình tam giac 250 ml, thêm vài giọt chỉ thị metyl đỏ rồi chuẩn bằng

NaOH (0,01N) đến màu vàng. Ghi thể tích NaOH 0,01N đã qua sử dụng

(VNaOH), ghi áp suất, nhiệt độ.

d. Tính toán:

Hàm lượng SO3 trong khí được tính theo công thức:

Trong đó:

VNaOH: thể tích NaOH 0,01N đã sử dụng (ml)

V: số ml nước chảy ra trong ống đong (ml)

Kt : là hệ số tính đổi phụ thuộc vào nhiệt độ theo bảng tính sẵn để tiện

tính trực tiếp % SO3

Nếu gọi B: nồng độ SO3sau hấp thụ (%)

A1, A2 : nồng độ SO2 trước và sau máy tiếp xúc (%)

Thì phần trăm hấp thụ tính như sau:

4.2.3. Xác định ẩm trong khí

a. Nguyên lý:

Cho khí qua ống hút ẩm chứa anhydrite photphorit khí sẽ bị hấp phụ

vào anhydrite photphorit. Hàm ẩm được xác định bằng chênh lệch khối lượng

ống.

b. Dụng cụ :

+ Ống chữ U

+ P2O5 + amiang

+ Bông thủy tinh

+ Lưu lượng kế

+ Cốc khử độc

+ Áp kế chữ U

+ Nhiệt kế

80

c. Tiến hành:

Cân 20g P2O5 và 5g bột amiang cho vào 2 nhánh của ống hút ẩm chữ

U, chặn 2 đầu ống bằng bông amiang cân lên được C0 (g).

Cho khí qua ống hút ẩm với tốc độ 2 – 2,5 lít/phút trong 2 giờ, ghi áp

suất, nhiệt độ. Sau đó bịt chặt 2 ống cao su và lấy ống hút ẩm ra cân lại được

C1 (g).

d. Tính toán:

Hàm ẩm tính theo % thể tích:

Trong đó:

C1, C0: khối lượng ống hút ẩm sau và trước khi hấp phụ (g)

V0: thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (ml)

0,804: trọng lượng 1 lít hơi nước bão hòa ở điều kiện tiêu chuẩn

Chú ý: lắp dụng cụ tuyệt đối kín, khi đã hấp phụ, trước khi cân lại ống, cần

xác định áp lực bằng áp lực khí quyển.

4.2.4. Xác định mù axit trong khí

a. Nguyên lý:

Khí chứa mù axit cho đi qua ống chứa bông thấm nước đã trung hòa và

sấy khô. Mù axit bị giữ lại ở bông, rửa bông và ống. Chuẩn nước rửa bằng

NaOH chỉ thị metyl da cam.


+ Bình tách tia bắn

+ Tăm pong

+ Bông thấm nước

+ Lưu lượng kế

+ Cốc khử độc

+ Áp kế chữ U

+ Nhiệt kế

c. Tiến hành:

81

Cho bông đã xử lý (trung hòa, sấy khô) vào tămpong lắp dụng cụ theo

sơ đồ. Mở khóa cho khí đi qua với tốc độ 5 lít/phút với thời gian 1 giờ. Sau đó

đóng khóa, tháo tămpông ra và chuyển toàn bộ bộng vào cốc bằng nước cất,

rửa tăm pong chuyển toàn bộ nước rửa vào cốc, thêm vài giọt metyl đỏ rồi

chuẩn bằng NaOH 0,01N. Ghi lấy thể tích NaOH đã dùng, ghi áp suất, nhiệt

độ.

d. Tính toán:

Lượng mù axit trong KK được tính theo công thức:

Trong đó:

a,k,N: thể tích, hệ số hiệu chỉnh nồng độ, thể tích NaOH.

0,00049g H2SO4 tương ứng với 1ml NaOH 0,01N.

V0: thể tích khí đi qua đưa về điểu kiện tiêu chuẩn (ml)

V: lưu lượng khí (lít/phút)

Z: thời gian lấy khí (phút)

P: áp suất của áp kế (mmHg)

H: áp suất ẩm trước tốc độ kế (mmHg)

T: nhiệt độ làm việc (0C)

Chú ý: Bông cho vào tăm pong phải đảm bảo khô sau khi trung hòa.Trước khi

phân tích phải kiểm tra hệ thống đảm bảo kín tuyệt đối.

4.3. PHÂN TÍCH AXIT

4.3.1. Xác định nồng độ axit mono sản phẩm

a. Hóa chất:

+ NaOH 0,1N.

+ Metyl đỏ 1% trong rượu.

b. Tiến hành:

Cân khoảng A = 1 – 1,5g axit H2SO4 cần phân tích, độ chính xác

0,0002g. Chuyển vào bình định mức 250ml, trong đó có sẵn 50ml nước cất,

rồi định mức đến vạch, lắc đều cẩn thận và làm lạnh đến nhiệt độ phòng.

82

Hút chính xác 25ml cho vào bình tam giác, thêm vào giọt chỉ thị metyl

đỏ và chuẩn độ bằng NaOH 0,1N đến khi chuyển từ màu hồng sang vàng

sáng.

c. Tính toán:

Nồng độ axit tính theo công thức:

Trong đó:

a, x, N: thể tích, hệ số hiệu chỉnh nồng độ và nồng độ NaOH.

A: khối lượng axit mẫu (g).

0,004903g H2SO4 tương ứng với 1ml NaOH 0,1N.

4.3.2. Xác định nồng độ axit sấy

Tiến hành tương tự axit mono.

4.3.3. Xác định nồng độ axit trộn

Tiến hành tương tự axit mono.

Chú ý: Khi pha loãng axit cần rót thật từ từ axit vào bình có nước, tuyệt đối

không làm ngược lại và luôn theo dõi nhiệt độ cao phải làm lạnh rồi mới rót

tiếp.

4.3.4. Xác định sắt trong axit

a. Nguyên lý:

Ion sắt III tác dụng với ion sunpho xianua (SCN-) sẽ cho hợp chất màu

đỏ nâu.

Bằng phương pháp so màu, so sánh màu của dung dịch thử với dung

dich mẫu chuẩn.

b. Hóa chất:

+ HNO3 đặc (d = 1,42)

+ HCl đặc (d = 1,19).

+ NH4SCN 20%.

+ Izo malic: (CH3)2CHCH2CH2OH

83

+ Phèn sắt: Fe2(SO4)3(NH4)2SO4.24H2O.

c. Cách tiến hành:

Chuẩn bị dung dịch mẫu (pha dung dịch phèn sắt III):

Dung dịch A: Cân 8,6109g phèn sắt III tinh khiết, axit hóa bằng 1ml

HCl đặc (d =1,19) rồi hòa tan vào nước cất định mức đủ 1l bằng nước cất ta

được dung dịch A. 1ml dung dịch A tương ứng có 1mg Fe3+.

Dung dịch B: Hút chính xác 10ml dung dịch A pha loãng thành 1lit

bằng nước cất, ta được dung dịch B. 1ml dung dịch A tương ứng có 0,01mg

Fe3+.

Chú ý: pha dung dịch B chỉ sử dung dược trong 1 ngày. Khi so sành dùng

nước cất điều chỉnh thể tích ở hai ống so màu (màu chuẩn và ống kiểm tra)

phải bằng nhau.

Tiến hành phân tích:

Cân khoảng 2g (1ml) axit cần thử, với độ chính xác 0,0002g vào chén

cân có nắp đã được sấy khô đến khối lượng không đổi đã biết. Chuyển axit

vừa cân vào bình định mức 250ml trong có sẵn 100ml nước cất, rửa sạch chén

và nắp, nước rửa tập trung vào bình định mức. Dùng nước cất định mức đến

vạch, lắc đều.

Hút chính xác 25ml dung dịch vừa pha, cho vào cốc 100ml, thêm 1ml

HNO3 đặc, đun sôi trên bếp điện, làm nguội rồi chuyển dung dịch vào ống so

màu 100ml, thêm vào 5ml NH4SCN 20% và 10ml dung dịch rượu Izomalic

(để dễ so màu), lắc mạnh trong 1 phút.

Trong một ống nghiệm so màu khác, có màu sắc và kích thước giống

ống nghiệm trên. Cho vào 25ml nước cất, 1ml HNO3 đặc, 5ml NH4SCN 20%,

10ml Izomalic. Từ microburet tiến hành chuẩn: nhỏ từ từ từng giọt dung dịch

B vào ống nghiệm, lắc cẩn thận trong 1 phút, để yên 5 phút rồi so sánh với

cường độ màu của mẫu axit cần thử. Theo dõi đến khi cường độ màu ở hai

ống ngang nhau thì kết thúc việc chuẩn độ.

Ghi thể tích dung dịch B đã dùng (ml).

84

d. Tính toán:

Hàm lượng sẳt trong axit được tính như sau:

Trong đó:

V: thể tích dung dịch B tiêu chuẩn đã dùng (ml).

G: khối lượng mẫu axit cần thử (g).

0,01mg Fe3+ có trong 1ml dung dịch B đã pha.

4.3.5. Xác định hàm lượng cặn không bay hơi của axit H2SO4

a. Tiến hành:

Mẫu axit cần phân tích được lắc đều trước khi cân. Lấy chén sứ hay

chén platin sấy khô đến khối lượng không đổi, để nguội, cân chính xác đến

0,01g.

Lấy khoảng 100g (55ml) dung dịch axit sau khi đã lắc kỹ, cân chính

xác đến 0,0002g (ta có G g axti mang đi nung).

Đặt chén có axit lên bếp cát hay bếp cách điện cô cho đến khô. Nung

cặn đã khô trong lò nung ở nhiệt đọ 600 – 700oC khoảng 10 – 15 phút đến

khối lượng không đổi. Lấy chén ra để nguội trong bình hút ẩm rồi cân chính

xác đến 0,0002g (ta có giá trị G1g).

b. Tính toán:

Hàm lượng cặn không bay hơi của axit sau khi nung được tính theo

công thức:

Trong đó:

G1: lượng cặn còn lại sau khi nung (g).

G: lượng axit ban đầu (g).

4.4. PHÂN TÍCH NƯỚC CẤP CHO NỒI HƠI

4.4.1. Độ trong của nước

a. Dụng cụ:85

Một ống thủy tinh dài 10cm, đường kính 3cm, đầu dưới của ống nối với

ống thủy tinh nhỏ có khóa nhờ đoạn ống cao su. Mặt trong miếng cao su có

miếng sứ trắng hình tròn trên vẽ hình chữ thập đen, nét rộng 1mm, ở 4 phần

đều nhau có 4 điểm đeo 1mm phân phối thiệt cân đối.

Nguồn sáng là bóng đèn 300W treo gần, dọc theo ống thủy tinh.

b. Tiến hành:

Bật đèn sáng. Đưa mẫu nước vào ống thủy tinh cho đến khi không nhìn

thấy vạch chữ thập và các điểm đen. Chiều cao cột nước trong ống đặc trưng

cho độ trong suốt của mẫu nước.

4.4.2. Đo pH của nước

a. Nguyên lý:

- Định tính bằng giấy pH, đinh lượng bằng pH mét.

- Hoặc dùng phương pháp so màu theo dãy tiêu chuẩn.

b. Cách tiến hành:

Đo pH băng giấy pH vạn năng:

Lấy đũa thủy tinh sạch nhúng vào cốc nước cần đo pH, đặt chấm nhẹ

lên giấy đo rồi so sánh màu giấy với thang mẫu đo pH trên hộp giấy.

Phương pháp so màu cho độ chính xác cao:

*Bản chất:

Cho vào mẫu nước một lượng chất chỉ thị axit – bazơ thích hợp để hình

thành dạng màu tương ứng với độ axit của nước. So ống màu này với dãy

màu tiêu chuẩn có độ pH đã biết. Sai số cho phép là ±0,2 độ pH.

Các chỉ thị dùng phải có khoảng đổi màu trùng lên giá trị pH của mẫu

cần đo.

Bảng 4.1. Khoảng thay đổi màu của các chỉ thị

Chỉ thị Phạm vi pH Màu chỉ thị Số ống tiêu chuẩn

86

α - nitrophenol 5,0 – 7,0 Không màu - vàng

Bromothimol xanh 6,0 – 7,6 Vàng - xanh

Để tạo giá trị pH của từng ống màu, sai số ±0,2 độ pH, thường dùng

đệm phốt phát để pha dãy pH tiêu chuẩn.

*Tiến hành:

Hóa phẩm:

+ Đệm RH2PO4 1/15M (9,4g/l).

+ Na2HPO4 1/15M (11.88g/l).

+ Bromothimol xanh 0,1% trong cồn.

Pha chế dãy màu tiêu chuẩn:

Lấy 8 ống nghiệm 100ml cùng loại.

Lần lượt cho vào từng ống 100ml đệm photphat (pha theo bảng sao cho

có giá trị pH tăng dần, cách nhau 0,2 độ pH, mỗi ống cho 5 giọt chỉ thị

bromothimol xanh, lắc đều ta có dãy màu tiêu chuẩn có cường độ màu từ

vàng sang xanh nhạt, ứng với giá trị pH đã biết.

*Đo pH của mẫu nước:

Kiểm tra pH sơ bộ băng giấy đo pH.

Lấy một ống so màu có kích thước như các ống ở dãy màu tiêu chuẩn.

Lấy 100ml mẫu nước cần phân tích, thêm 5 giọt chỉ thị bromothimol xanh, lắc

đều. Đem so màu của ống với dãy màu tiêu chuẩn, cần nhìn dọc ống trên nền

trắng. Nếu ống màu của mẫu nghiên cứu cố dạng màu giữa hai ống tiêu chuẩn

thì lấy giá trị pH trung bình của hai ống đó.

Bảng 4.2. Dãy màu tiêu chuẩn để đo pH của mẫu nước

pH dung dịchPha 100ml đệm

Na2HPO4 (ml) RH2PO4 (ml)

6,0 12,1 87,9

87

6,2

6,4

6,6

6,8

7,0

7,2

7,4

7,6

7,8

8,0

18,4

26,4

36,5

49,2

61,2

72,6

81,8

88,5

93,6

96,9

81,5

73,6

63,5

50,8

38,8

27,4

18,2

11,5

6,4

3,1

4.4.3. Xác định độ kiềm

a.Nguyên tắc:

Dùng HCl tiêu chuẩn.

Chuẩn trực tiếp xuống mẫu có tính kiềm theo chỉ thị axit – bazơ.

Chuẩn chỉ thị pH trước: ứng pH = 8,3 dung dịch mất màu hồng nhạt.

OH- + H+ = H2O

CO32- + H+ = HCO3

-

Chuẩn tiếp chỉ thị MO: ứng pH = 3,8 dung dịch chuyển từ màu vàng

sang hồng nhạt:

HCO3- + H+ = CO2 + H2O

Độ kiềm chung bằng tổng hai độ kiềm trên hợp lại.

b.Quá trình xác định:

Lấy 100ml mẫu nước (lọc sạch, trong) cho vào bình 250ml, thêm 3 – 7

giọt PP 0,1%, dung dịch phớt hồng, chuẩn bằng dung dịch HCl 0,05N cho tới

khi mất màu hồng nhạt. Ghi thể tích axit và tính độ kiềm PP.

88

Thêm tiếp 4 – 5 giọt MO 0,1%, chuẩn bằng HCl 0,05N đến khi dung

dịch chuyển từ vàng sang hồng nhạt. Ghi thể tích axit và tính độ kiềm MO.

Nếu nhỏ PP vào mẫu nước mà không thấy màu hồng thì thêm 4 – 5 giọt

MO và xác định độ kiềm chung nồng độ kiềm MO.

4.4.4. Độ cứng chung của nước: (Phương pháp phức chất)

a.Nguyên tắc:

Dùng dung dịch EDTA chuẩn trực tiếp xuống mẫu nước, phản ứng

trong môi trường kiềm pH = 8 – 10. Chỉ thị ETOO.

Ca2+ + H2Y2- = CaY2- + 2H+

Mg2+ + H2Y2- = MgY2- + 2H+

Tại điểm tương đương, dung dịch từ đỏ nho sang màu xanh lục.

b.Hóa chất:

+ Dung dịch EDTA 0,02N

+ Chỉ thị ETOO 1%

+ Đệm amôniac pH = 10 (NH4OH + NH4Cl )

+ KCN 3%

c.Tiến hành:

Vì trong mẫu nước có lẫn các ion Ca2+, Zn2+, Mg2+, Cd2+, Ni2+, Fe2+,

Fe3+, Al3+… Do vậy phải che dấu bằng KCN để tạo phức bền với kim loại +2.

Với ion kim loại +3 phải dùng Triêtanolamin hoặc NaF.

Lấy 100ml mẫu nước cho vào bình nón 250ml và 10ml đệm amôn, vài

giọt chỉ thị ETOO 1%. Dung dịch có màu đỏ nho, thêm 3ml KCN 3%. Chuẩn

độ bằng EDTA 0,02N tới khi dung dịch chuyển sang màu xanh lục.

Nếu có hiện thượng vẫn đục trong khi chuẩn, dùng NH4OH tách kết

tủa, lọc bỏ rồi mới chuẩn tiếp.

Cần làm thí nghiệm song song, sai giữa 2 lần chuẩn không quá 0,1ml

EDTA.

d.Tính toán:

Độ cứng chung = (mĐg/l)

89

(hàm lượng Ca2+ và Mg2+)

Trong đó:

a, K, N: Thể tích, hệ số hiệu chỉnh nồng độ và nồng độ EDTA

V: Thể tích mẫu nước phân tích (ml)

4.4.5. Xác định hàm lượng Canxi: (phương pháp phức chất)

a. Nguyên tắc:

Dùng EDTA chuẩn trực tiếp ở môi trường pH = 12 chỉ thị Myrê sắt

dung dịch từ màu hồng sang tím hoa cà.

Ca2+ + H2Y2- = CaY2- + 2H+

b.Tiến hành:

Hút 100ml nước cho vào bình 250ml, thêm từng lượng NaOH 2N đến

pH = 12 (khoảng 5ml NaOH, tránh tạo Ca(OH)2). Thêm 5 – 6 giọt KCN 3%,

vài giọt chỉ thị Myrê sắt trộn KCl khan, chuẩn bằng EDTA 0,02N tới khi

dung dịch đổi màu từ đỏ hồng sang tím hoa cà.

c. Tính toán:

Hàm lượng Ca2+ = (mĐg/l) (như tính độ cứng chung)

4.4.6. Xác định hàm lượng Magiê

- Từ độ cứng chung, xác định hàm lượng Canxi, tính ra hàm lượng Magiê.

- Hoặc dùng phương pháp phức chất, loại bỏ Ca2+ ở dạng kết tủa CaC2O4 dung

dịch còn lại xác định lượng Magiê.

a.Nguyên tắc:

Dùng (NH4)2C2O4 dư, loại bỏ Ca2+ ở dạng kết tủa CaC2O4 trong môi

trường đệm amôn.

CaCl2 + (NH4)2C2O4 = 2NH4Cl + CaC2O4

Dung dịch sau khi lọc kết tủa chứa Magiê được chuẩn bằng EDTA tiêu

chuẩn trong môi trường đệm amôn pH = 8 – 10 chỉ thị ETOO dung dịch từ

màu đỏ nho sang màu xanh lục: Mg2+ + H2Y2- = MgY2- + 2H+

(Cho thêm KCN để che phủ kim loại +2 và NaF che ion +3)

b.Xác định:

90

Khử 100ml mẫu nước, chuyển vào bình nón 250ml, thêm (NH4)2C2O4

4% với ượng bằng ½ thể tích EDTA để chuẩn độ cứng chung. Khuấy kỹ vài

phút để lắng kết tủa rồi lọc qua giấy lọc dày, rửa kết tủa vài lần bằng nước cất

2 lần, gộp chung nước rửa với nước lọc, thêm 5ml đệm amôn, vài giọt chỉ thị

ETOO 1% chuẩn bằng EDTA 0,02N tới khi dung dịch đổi màu từ đỏ nho

sang xanh lục.

c.Tính toán:

Hàm lượng Mg2+ = (mĐg/l) (như tính độ cứng chung)

4.4.7. Xác định hàm lượng sắt: (so màu sunfuaxyanua)

a.Nguyên tắc:

Hiện màu ion Fe+3 bằng NH4SCN trong môi trường acid tạo phức màu

đỏ tím:

Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3

Chuẩn độ dung dịch Fe2+ tiêu chuẩn với cùng thuốc thử ở cùng điều

kiện rồi so màu với mẫu cần phân tích.

b.Thuốc thử và dụng cụ:

+ (NH4)2S2O8 250g/l hoặc H2O2 8%

+ NH4SCN 5%

+ HCl 1:1 hoặc H2SO4 20%

+ Rượu Izômalic

+ Dung dịch sắt tiêu chuẩn: Dung dịch A chứa 1mg sắt trong 1ml dung dịch,

dung dịch B chứa 0,01mg sắt trong 1ml dung dịch.

c.Cách tiến hành:

Cho 25ml mẫu nước vào cốc chịu nhiệt cỡ 50ml, thêm 7 – 8 giọt H 2O2

8% (hoặc 6 – 7 giọt (NH4)2S2O8 250 g/l) đun sôi nhẹ dung dịch 1 – 2 phút, để

nguội thêm 1ml HCl 1:1, 10ml NH4CNS 5% và 10ml rượu Izômalic (để dễ so

màu), lắc đều, chuyển vào ống so màu loại 50ml, thêm nước cất tới thể tích

chung 50ml.

91

Trong một ống so màu khác có cùng kích thước, chủng loại, ta cho vào

các loại thuốc thử trên với cùng liều lượng đó, thêm nước cất tới gần 50ml rồi

chuẩn bằng sung dịch B (TFe = 0,01 mg/ml) từ micrôburét tới khi có sự cân

bằng mẫu giữa hai ống.

Chú ý: lúc so màu thể tích hai ống phải bằng nhau.

d.Tính toán:

Hàm lượng sắt trong mẫu nước:

(mg/l)

Trong đó:

a: Thể tích dung dịch sắt tiêu chuẩn B (TFe = 0,01 mg/ml)

V: thể tích mẫu nước phân tích (ml)

4.4.8. Xác định hàm lượng Clorua

a.Nguyên tắc:

Cho AgNO3 chuẩn trực tiếp vào mẫu có clorua, tạo kết tủa có màu đỏ

thắm khi có mặt K2CrO4 trong môi trường axit.

b.Hóa chất:

+ H2SO4 0,1N

+ AgNO3 0,1N

+ NaOH 0,1N

+ K2CrO4 5%

+ Phenolphtalein 1%

c.Tiến hành:

Lấy 100ml mẫu nước, cho vào bình tam giác 250ml. Thêm 2 – 3 giọt

PP 1%.

Nếu có màu hồng, trung hòa bằng H2SO4 0,1N đến mất màu.

Nếu không có màu hồng, thêm vài giọt NaOH 0,1N đến hồng, rồi trung

hòa bằng H2SO4 0,1N đến mất màu.

Thêm vào mẫu 1ml K2CrO4 5%, chuẩn bằng AgNO3 đến màu đỏ thắm.

d.Tính toán: 92

Hàm lượng clorua:

(mg/l)

Trong đó:

a, K, N: thể tích, hệ số hiệu chỉnh nồng độ, nồng độ AgNO3


Chú ý: mẫu nước khi phân tích yêu cầu phải trong, nếu đục cần lọc kỹ hoặc

xử lý trước khi phân tích.

4.4.9. Xác định hàm lượng Cacbonic (CO2)

a.Nguyên tắc:

Dùng NaOH tiêu chuẩn có nồng độ thấp, chuẩn trực tiếp với chỉ thị

phenolphtalein, tại điểm tương đương, dung dịch phớt hồng, pH = 8.

CO2 + NaOH = NaHCO3

H2CO3 + NaOH = NaHCO3 + H2O

Để dễ nhận biết điểm tương đương, chuẩn bị bình làm chứng với dung

dịch phốt phát pH = 8,4, chỉ thị phenolphtalein.

b.Chuẩn bị:

+ NaOH 0,01N

+ Phenolphtalein 1% trong cồn

+ Đệm phosphate pH = 8,4 gồm: 2,5ml KH2PO4 9,078 g/l và 97,5ml

(NH4)2HPO4.2H2O 11,876 g/l.

c.Tiến hành:

Lấy 2 bình so màu 100ml cùng chủng loại, một bình cho 100ml đệm

phốt phát pH = 8,4 và 4 – 5 giọt PP 0,1%. Lắc mạnh, chuẩn bằng NaOH cho

tới khi xuất hiện màu hồng nhạt, có cường độ màu trùng với bình làm chứng.

d.Tính toán:

(mg/l)

Trong đó:

93

a, K, N: thể tích, hệ số hiệu chỉnh nồng độ, nồng độ AgNO3


= 0,044g hay 44mg.

4.4.10. Phân tích hàm lượng : (phương pháp so màu)

a.Nguyên tắc:

Ion tạo phức màu vàng với amôn molipdat. Phản ứng thực hiện

trong môi trường axit H2SO4 0,5 – 0,6N tạo màu xanh bền vững hơn.

(màu vàng)

Dùng chất khử SnCl2 (hoặc FeCl2) trong môi trường [H+] = 0,5 – 0,6N

tạo màu xanh bền vững hơn.

(màu xanh)

b. Chuẩn bị:

+ SnCl2 2% (2g Sn hạt + 10ml HCl đặc pha thành 100ml)

+ H2SO4 5,4N

+ KH2PO4 T = 0,1mg/ml (1,43g muối KH2PO4 pha thành 100ml)

+ (NH4)2MoO4 5%.

c. Tiến hành:

Lấy 100ml mẫu nước, cho vào ống so màu, thêm 5ml H2SO4 5,4N và

2ml muối amôn môlipdat 5%. Lắc đều, thêm nước cất đến 25ml. Cho 5 giọt

SnCl2 lắc đều, để yên 1 phút, thêm nước cất đến 50ml, lắc đều để yên 5 phút.

So màu với ống màu tiêu chuẩn.

Ống màu tiêu chuẩn pha như sau: Trong ống so màu cùng kích

thước, cho 10ml nước cất, 5ml H2SO4 5,4N; 2ml (NH4)2MoO4 5%, thêm nước

cất đến 25ml, thêm 5 giọt SnCl2 2% lắc dều để yên 1 phút rồi thêm nước cất

tới khoảng gần 50ml, lắc đều, bắt đầu nhỏ từ từ dung dịch KH2PO4 tiêu chuẩn

(T = 0,01 mg/ml) từ buret xuống, lắc đều, để yên vài phút và so màu với ống

mẫu phân tích.

94

d. Tính toán:

Hàm lượng trong nước:

(mg/l)

Trong đó:

a: Thể tích dung dịch KH2PO4 đã dùng (ml)

T: Nồng độ chuẩn của dung dịch tiêu chuẩn (mg/ml)

V: Thể tích mẫu nước phân tích (ml)

Chú ý: Để tiện sử dụng, có thể chuẩn bị sẵn dung dịch HH để dùng dần, ta lấy

60ml H2SO4 5,4N trộn với 40ml (NH4)MoO4 5%. Khi sử dụng chỉ cần 3,5ml

dung dịch HH, cho vào mỗi ống so màu như trên (thay cho 5ml H2SO4 và 2ml

(NH4)2MoO4)

4.4.11. Phân tích oxy hòa tan trong nước: (so màu Inđigôcacmin)

Đây là phương pháp phân tích nhanh trong phân tích công nghiệp. Nhất

là đối với hàm lượng oxy trong nồi hơi, quy định |O2| = 0,02 mg/l.

a.Nguyên lý:

Dùng hỗn hống Zn – Hg khử hợp chất Inđigôcácmin màu xanh thành

hợp chất màu vàng chanh trong môi trường kiềm yếu (pH = 8 – 8,5). Khi có

mặt oxy thì hợp chất màu vàng bị oxy hóa trở lại màu xanh ban đầu. Cường

độ đậm nhạt của màu xanh này phụ thuộc vào nồng độ oxy trong nước.

Zn + H2O = Zn(OH)2 + H+

(xanh lục) (vàng chanh)

b.Tiến hành:

Đặt bình lấy mẫu thủy tinh, nút nhám vào cốc hoặc thùng chứa dung

tích 2 lít, cho đầu ống cao su lấy mẫu nước vào đáy bình lấy mẫu. Mở van cho

95

nước mẫu vào đầy bình, tràn ra ngoài 5 phút. Nhúng đầu buret đựng dung

dịch Inđigôcacmin màu vàng (đã có hỗn hống) vào bình lấy mẫu. Mở khóa

cho Inđigôcacmin từ buret vào bình với lượng tính sẵn. Nhấc buret ra, nhanh

chóng đậy nút bình lấy mẫu ở dưới nước lắc đều. Chú ý: bình mẫu vẫn ngập

trong nước ở thùng chứa. Để yên như vậy sau 3 phút lấy ra so màu với các

bình dung dịch tiêu chuẩn.

c.Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn:

Lấy 3 – 4 lọ trắng như lọ mẫu, cho vào mỗi lọ ¾ thể tích nước cất.

Thêm số liệu đã tính toán A (ml) Inđigôcacmin tính kiềm và B (ml) axit

pyclic.

Pha loãng bằng nước cất tới đầy bình. Đậy chặt (sử dụng trong 1 tuần).

Lượng Inđigôcacmin tính kiềm (A ml)

Lượng axit pyclic (B ml)

(ml)

Lượng Inđigôcacmin tính kiềm đã khử (tới màu vàng nhờ hỗn hống Zn

– Hg)cho vào mẫu phân tích:

Trong đó:

C: hàm lượng oxy thường dùng với mẫu tiêu chuẩn (mg/l)

W: thể tích pha loãng (ml)

TIn = 0,02 mg/l theo oxy

Cmax: hàm lượng oxy hòa tan của mẫu tiêu chuẩn lớn nhất trong dãy tiêu

chuẩn (mg/l).

H: Hàm lượng axit Pyelic tương ứng với lượng quá dư của

Inđigocacmin tính kiềm trong mẫu (thường 0,3 – 0,5 ml)

d.Tính toán:

96

Hàm lượng oxy trong mẫu phân tích được tính bằng hàm lượng oxy

trong bình tiêu chuẩn có màu tương đương.

4.4.12. Phân tích hàm lượng muối của hơi nước ngưng

a.Dụng cụ - hóa chất:

+ Cột trao đổi cation axit

+ HCl 5%

+ NaOH 0,01N

+ Phenolphtalein 1% trong rượu

+ Chỉ thị HH Mêtylen xanh và mêtyl đỏ.

b.Cách tiến hành:

Cho 20ml HCl 5% qua cột trao đổi bằng nước cất tới khi nước ra không

còn tính axit (Thử bằng thuốc thử Mo).

Cho 100ml mẫu nước qua cột trao cation axit, nước được hướng vào

bình 500ml, rửa cột bằng nước cất tới khi chuyển màu chỉ thị Mo, gộp chung

toàn bộ nước rửa vào bình 500ml trên, rồi chuẩn độ bằng dung dịch NaOH

0,01N với chỉ thị HH, dung dịch chuyển từ màu tím sang màu xanh lá cây.

Ghi thể tích NaOH đã sử dụng (ml).

c.Tính toán:

Độ axit của hơi nước ngưng tính theo công thức:

(mĐg/l)

Hàm lượng muối của hơi nước ngưng, tính gần đúng:

S = A.E. 10-3 (mg/l)

Trong đó:

E: Đương lượng gam của muối (tính theo NaCl hoặc theo Na2SO4)

A: tính bằng mĐg/l

4.4.13. Độ oxy hóa của nước: (xác định theo phương pháp KMnO4)

Lượng hợp chất hữu cơ mang tính khử có trong nước, đặc trưng cho

mức độ tạp chất bẩn trong nước. Việc xác định trực tiếp hàm lượng tạp chất

97

hữu cơ này khá phức tạp, ta có thể xác định gián tiếp bằng phương pháp Kali

permanganat gọi là độ oxy hóa của nước.

a.Nguyên tắc:

Dùng lượng dư chính xác KMnO4 tiêu chuẩn (chất oxy hóa mạnh) cho

vào mẫu nước chứa tạp chất khử. Phản ứng xảy ra trong môi trường axit

(dung dịch nóng).

Nếu môi trường kiềm (dung dịch nóng) thì:

Lượng dư Chuẩn bằng acid oxalic (H2C2O4) tiêu chuẩn, tùy theo

môi trường:

Hoặc

b.Hóa chất:

+ KMnO4 0,01N

+ H2SO4 1/3 và KOH 10%

+ H2C2O4. 2H2O 0,01N

c.Tiến hành:

Độ oxy hóa của nước trong môi trường axit: Lấy 100ml mẫu

nước cho vào bình nón 250ml, thêm 5ml H2SO4 1/3 và cho chính xác 10ml

H2C2O4 0,01N. Rồi chuẩn từ từ bằng KMnO4 0,01N tới khi phớt hồng bền

trong 1 phút. Ghi thể tích V2 của KMnO4 đã sử dụng (ml). Đồng thời làm mẫu

trắng, thay 100ml mẫu nước bằng nước cất. Tiến hành tương tự. Ghi thể tích

V1 của KMnO4 tiêu tốn (ml).

Xác định độ oxy hóa của nước trong môi trường kiềm: Lấy chính

xác 15ml mẫu nước, chuyển vào bình 250ml, pha loãng tới 100ml bằng nước

cất. Thêm 2ml KOH 10% và 10ml KMnO4 0,01N (từ buret). Đun sôi 10phút,

98

ngừng đun, nhanh chóng và cẩn thận cho 10ml H2C2O4 0,01N và 5ml H2SO4

1/3 rồi chuẩn bằng KMnO4 0,01N như trên và cũng làm một mẫu trắng.

d.Tính toán:

Độ oxy hóa của nước được tính theo công thức:

Độ oxy hóa =

Trong đó:

0,32mg: Lượng KMnO4 có trong 1ml KMnO4 0,01N

V: Thể tích của dung dịch (khi cho đủ) tính bằng ml

V1, V2: Thể tích KMnO4 tiêu tốn cho bình mẫu trắng và mẫu thực (ml)

Ví dụ: Nếu : thể tích mẫu nước phân tích:

(trong môi trương axit)

99

NHẬN XÉT

Qua hơn một tháng tìm hiểu về phân xưởng sản xuất axit sunfuric số 2

em đã rút ra một vài nhận xét như sau:

Về TB, dây chuyền của phân xưởng sản xuất axit sunfuric số 2:

Dây chuyền, TB khá hiện đại.

TB được làm từ những vật liệu có thể được xem là tốt nhất hiện nay,

tuy nhiên vẫn nên tìm hiểu về các nguồn vật liệu tốt hơn có thể thay thế.

Tháp tiếp xúc của phân xưởng axit sunfuric số 2 có 4 lớp xúc tác chứ

lớp xúc tác thứ 4 không tách ra thành IVA, IVB như ở tháp tiếp xúc của phân

xưởng sản xuất axit sunfuric số 1.

Về quy trình vận hành của phân xưởng axit sunfuric số 2:

Vận hành theo quy trình công nghệ bán tự động nghĩa là có công đoạn

được vận hành trên máy vi tính, có công đoạn phải vận hành bằng tay.

Sử dụng axit sunfuric 98,3% để sấy khô KK nên không phải xây dựng

thêm bồn chứa axit sunfuric 95% như ở dây chuyền 1.

Về vấn đề môi trường trong phân xưởng axit sunfuric số 2:

Vấn đề môi trường trong phân xưởng sản xuất axit sunfuric số 2 tốt hơn

phân xưởng sản xuất axit sunfuric số 1 vì tháp hấp thụ thứ nhất trong phân

xưởng axit sunfuric số 2 có bộ phận nến lọc mù giúp tách mù axit.

Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm tiếng ồn trong phân xưởng số 2 cần được

khắc phục, mặt khác ô nhiễm bụi từ phân xưởng sản xuất phân bón bay sang

có thể ảnh hưởng đến máy móc, TB của phân xưởng cần có biện pháp khắc

phục.

Về mặt hạn chế của phân xưởng sản xuất axit sunfuric số 2:

Vẫn còn ô nhiễm ở công đoạn nấu chảy lưu huỳnh, cần có biện pháp

làm giảm ô nhiễm ở công đoạn này.

100

Phân xưởng sản xuất axit sunfuric số 2 được vận hành theo công nghệ

bán tự động, cần cải tiến TB, máy móc để có thể vận hành toàn bộ phân

xưởng một cách tự động.

KẾT LUẬN

Qua hơn một tháng thực tập tại nhà máy em đã được tìm hiểu, học tập

những kiến thức thực tế bổ ích về dây chuyền, TB sản xuất Axit Sunfuric và

Supe Lân, mặt khác em cũng đã tìm hiểu về quy trình xử lý nước thải và khí

thải tại nhà máy.

Em đã cố gắng tìm hiểu, học hỏi quy trình sản xuất axit sunfuric và

supe phốt phát qua các anh chị công nhân ở hai xưởng sản xuất đặc biệt là em

đã được tìm hiểu kỹ về phân xưởng sản xuất axit sunfuric số 2 – nơi mà em

đã được phân công công việc trong thời gian thực tập tại nhà máy.

Em nhận thấy rằng nhà máy Supe phốt phát Long Thành là một con tàu

lớn của ngành công nghiệp hóa chất đặc biệt là axit sunfuric với dây chuyền

sản xuất hiện đại, đội ngũ công nhân lành nghề, giàu kinh nghiệm, tâm huyết

với công việc, sẵn sàng cống hiến để đưa nhà máy tiếp tục đi lên và hoàn

thiện hơn.

Tuy nhiên hạn chế của nhà máy supe phốt phát Long Thành là nhà máy

sản xuất hóa chất và phân bón nên tính độc hại đối với con người và tính chất

ô nhiễm môi trường khá cao, tuy nhiên nhà máy đã cố gắng xử lý khí thải và

nước thải đạt mức cần thiết trước khi thải ra môi trường. Đây là điều rất đáng

được hoan nghênh và tuyên dương, mặt khác nhà máy cũng chú ý rất nhiều

đến sức khỏe công nhân viên trong nhà máy như phát sữa cho công nhân định

kỳ để giải độc cho cơ thể.

Do thời gian thực tập có hạn nên em chưa thể đi sâu vào nghiên cứu

tìm hiểu hết các giai đoạn cụ thể của từng dây chuyền trong nhà máy. Tuy

nhiên, với những kiến thức em được học tập ở trường cũng như kiến thức

thực tế em được học tại nhà máy em tin rằng đây sẽ là hành trang tốt nhất cho

công việc sau này của em.

101

PHỤ LỤC

BẢNG THÔNG SỐ SẤY LÒ VÀ ĐỒ THỊ SẤY LÒ

Thời gian (giờ) 0 42 174 245 540 624

Nhiệt độ (oC) 30 200 200 500 500 1100

BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ ĐỒ THỊ LÀM NÓNG XÚC TÁC

Thời gian (giờ) 0 4 6 14 30 38 48 50 61 65 69

Nhiệt độ (oC) 60 80 80 120 120 300 300 350 350 430 430

102

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đỗ Bình (1999), Công Nghệ Axit Sunfuric, NXB khoa học và kỹ thuật,

Hà Nội.

2. Một số tài liệu tham khảo của nhà máy.

103

Documents

LONG THANH