Đề tài Công nghiệp sản xuất hóa chất

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY 1.1. Giới thiệu nhà máy Nhà máy hóa chất Biên Hòa – VICACO trực thuộc Công ty hóa chất cơ bản Miền Nam là một trong những doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất xút – clo của Việt Nam. Sản phẩm chính của nhà máy là NaOH, acid HCl, H2SO4, clo lỏng, natri silicat và một số sản phụ phẩn khác. Nhà máy luôn chú trọng việc thay đổi công nghệ để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, chi phí thấp. Vì thế các dây chuyền sản xuất của nhà mày đang áp dụng đều là công nghệ tiên tiến nhất trong công nghệ sản xuất xút – clo của thế giới. Nhà máy còn áp dụng các hệ thống ISO 9001: 2000, IEC 17025: 2005, ISO 14001: 2004 trong quá trình kinh doanh và sản xuất nhằm đem đến khách tong sản phẩm và dịch vụ có chất lượng cao và tốt nhất. 1.2. Lịch sử hình thành và phát triển nhà máy Năm 1962: Nhà máy hóa chất Biên Hòa được thành lập, vào thời điểm này nhà máy có tên gọi là VICACO do một số Hoa kiều góp vốn xây dựng. Năm 1975: Nhà máy được đặt dưới quyền quản lý của Nhà nước. Năm 1976: Nhà máy chính thức quốc hữu hóa và lấy tên là Nhà Máy Hóa Chất Biên Hòa, trực thuộc Công ty TNHH một thành viên Hóa chất Cơ bản Miền Nam. Năm 1979: Đầu tư 2 máy chỉnh lưu với công suất 10000A để thay thế cho 4 máy pháy điện một chiều với công suất 800A Năm 1983: Đầu tư đổi mới bình điện phân Hooker với công suất 4300 tấn NaOH/năm thay cho bình Vooce. Năm 1986: Nhà máy đầu tư đổi mới công nghệ bình điện phân màng Membrance có công suất 6500 tấn NaOH/năm thay cho bình Hooker có công suất 4300 tấn NaOH/năm. Năm 1996: Bình điện phân có màng trao đổi ion được đưa vào sản xuất, đưa năng suất tăng vọt. Việc đầu tư hợp lý đã mang lại nhiều hiệu quả cho nhà máy. Năm 1998: Đầu tư công nghệ sản xuất acid HCl có công suất 60 tấn/ngày, hóa lỏng clo với công suất 24 tấn/ngày. Năm 2002: Xưởng sản xuất xút – clo của nhà máy được đầu tư theo chiều sâu: công nghệ tiên tiến, nâng cao công suất từ 10000 lên 15000 tấn xút/năm cùng với các sản phẩm gốc clo tương ứng. Hiện nay, nhà máy đẩy mạnh đầu tư nâng năng suất sản xuất xút lên 30000 tấn/năm để đáp ứng thị trường. 1.3. Hoạt động sản xuất kinh doanh của nhà máy Từ khi thành lập đến nay, nhà máy hóa chất biên hòa luôn áp dụng chính sách chất lượng “Lấy Chữ Tín Làm Đầu”. Mọi họat động sản xuất kinh doanh đều thực hiện theo một hệ thống quản lý chặt chẽ. Sử dụng công nghệ sản xuất sạch, đảm bảo an toàn và sức khỏe cho người lao động, tong thiện với môi trường. Đảm bảo cung cấp cho khách tong sản phẩm ổn định về chất lượng, hợp lý về giá cả, nhanh chóng trong giao nhận và thuận lợi trong thanh toán. Nhà máy Hóa chất Biên Hòa sản xuất nguyên liệu cho các ngành: Công nghệ lọc dầu, sơn, mạ điện, gốm sứ, tổng hợp các hợp chất hữu cơ, mỹ phẩm. Công nghệ xử lý nước, sản xuất chất tẩy rửa, sát trùng, sản xuất bột giặt, giấy, dệt nhuộm… Công nghệ thực phẩm: sản xuất bột ngọt, nước tương… Tên giao dịch: NHÀ MÁY HÓA CHẤT BIÊN HÒA – VICACO Địa chỉ: Đường số 5, Khu công nghiệp Biên Hòa 1, Đồng Nai. Website công ty: www.sochemvn.com Email: VICACO@hcm.vnn.vn, sochem@hcm.vnn.vn 1.4. Danh mục các sản phẩm Natrihydroxit. Acidclohydric 32%. Clo lỏng. Keo Natrisilicat. Javen, PVC. Bảng 1.1. Danh mục các sản phẩm STT Sản phẩm Tên chỉ tiêu Mức chỉ tiêu Phương pháp sản xuất; CTHH Công dụng 1 Natri hydroxit 32%. Natri hydroxit 45% NaOH NaCl Na2CO3 Fe2O3 NaClO3 NaOH NaCl Na2CO3 Fe2O3 NaClO3 31–33% 0,004% 0,3% 0,0004% 0,002% 451% 0,015% 0,5% 0,002% 0,005% - Điện phân màng trao đổi ion. - CTHH: NaOH - Chất tẩy rửa, xử lý nước. - Công nghệ thực phẩm, giấy, lọc dầu. - Sản xuất hóa chất: silicat natri, Al(OH)3, chất trợ lắng PVA… 2 Acid clohydric kỹ thuật HCl Fe Clo SO42- As Pb 31–33% 0,0005% 0,002% 0,001% 0,0001% 0,0005% - Tổng hợp khí Cl2 và H2. - CTHH: HCl - Công nghệ thực phẩm. - Tổng hợp hữu cơ và hóa dầu. - Mạ điện. - Sản xuất các sản phẩm gốc Clo… 3 Clo lỏng Cl2 99,5% - Điện phân dung dịch muối NaCl. - CTHH: Cl2 - Xử lý nước. - Sản xuất các sản phẩm gốc Clo: HCl, PVC, cao su, thuốc trừ sâu…. 4 Natri silicat kỹ thuật loại M1 Natri silicat kỹ thuật loại R1 Na2O SiO2 SiO2/Na2O Na2O SiO2 SiO2/Na2O 10% 26% 2,32,7 13% 20% 1,51,7 CTHH: Na2O.nSiO2 - Sản xuất bột giặt, mỹ phẩm… - Công nghệ gốm sứ, dệt, giấy… - Phụ gia bê tong. 5 Natri hybocloric (javen) Clo hữu hiệu Xút dư (quy ra NaOH) 100 g/l, 120 g/l. 20 g/l, 25 g/l. - Được sản xuất từ xút lỏng và clo khí. - CTHH: NaOCl - Xử lý nước. - Chất tẩy trong công nghệ giấy, dệt… 6 Polyaluminum cloride - PVC Al2O3 Cl- Kiềm dư pH dd 1% 17% 23% 40% 3,8–4,5 CTHH: Aln(OH)mCl3n-m - Xử lý nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp giấy, dầu khí…. P. GIÁM ĐỐC KINH DOANH P. GIÁM ĐỐC SẢN XUẤT GIÁM ĐỐC P. Kế toán P. Thủ quỹ P. Maketing Bp. Giao hàng Tổ giao hàng Tổ ô tô – vận tải Kho sản phẩm P. QLNS P. Văn thư P. Bảo Vệ P. Y tế Tổ cấp dưỡng Tổ lò hơi Tổ SX Silicat Tổ sửa chữa cơ khí Tổ điện tự động Tổ Clo lỏng Tổ acid Tổ sơ cấp Tổ thứ cấp – Điện giải P. Kĩ thuật P. Trưởng ca Tp. Kế toán – Tài vụ Tp. Kinh doanh Tp. Hành chính Px. Silicat Px. Cơ khí Px. Điện Px. Clo Px. Xút Tp. Kĩ thuật 1.6. Sơ đồ tổ chức 1.7. Công tác an toàn lao động và phòng chống cháy nổ 1.7.1. An toàn lao động Xây dựng và áp dụng hệ thống quản lý an toàn và sức khỏe nghề nghiệp theo tiêu chuẩn OHSAS 18001: 1999. Do môi trường làm việc tiếp xúc thường xuyên với mối nguy hiểm về hóa chất, ngoài ra còn có các mối nguy về cơ điện… Vì thế khi xuống xưởng vận hành công nhân và cán bộ đều bị bắt buộc đội nón bảo hộ lao động, công nhân vận hành phải ăn mặc gọn gàng theo trang phục nhà máy cấp. Ngoài ra, công nhân còn phải tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp an toàn khi tiếp xúc hóa chất như: đeo kính, mặt nạ phòng độc… Tại khu vực sản xuất còn trang bị các vòi nước đề phòng khi hóa chất dính váo mắt, da… phải rửa ngay và các tủ y tế để sơ cấp cứu. Không được hút thuốc, tự ý đi vào khu vực có rào cản hoặc biển cấm và qua lại giữa các cầu trục đang làm việc. 1.7.2. Phòng chống cháy nổ Kiểm soát chặt chẽ quy trình sản xuất tránh rò rỉ gây cháy nổ. Trang bị bình cứu hỏa, có cột thu lôi chống sét. Công nhân vận hành phải tuân thủ các quy định an toàn về điện, không hút thuốc trong khu vực sản xuất. Thường xuyên kiểm tra các thông số vận hành. Nhà kho khô ráo, thoáng mát, hóa chất phải có nhãn tên rõ ràng, bình chứa phải được lắp đầy đủ van, mũ van. Vận chuyển: tránh gây va chạm mạnh, ngã đổ, phải có bạt che. 1.8. Xử lý nước thải và vệ sinh công nghiệp 1.8.1. Xử lý nước thải Xử lý và áp dụng hệ thống quản lý môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001: 2004. Các loại cặn bã rắn sau các quá trình lọc ở phân xưởng sản xuất sơ cấp và xưởng sản xuất silicat được đưa vào máy lọc ép phần lỏng được tái xử dụng còn phần rắn được giao cho các đơn vị xử lý chất thải. Còn các loại chất thải khác: rác sinh hoạt, rác hóa học được phân loại riêng biệt và cũng được giao cho các đơn vị xử lý chất thải mang đi. Nước thải được đưa tới bể chứa, xử lý đạt tiêu chuẩn nước thải loại A rồi mới thải ra sông. Khí thải tại các tháp hấp thụ được thải ra ngoài với nồng độ cho phép. 1.8.2. Vệ sinh công nghiệp Hằng ngày, công nhân vận hành (CNVH) phải dọn dẹp vệ sinh khu vực hồ chứa nước thải sạch sẽ, vớt cặn rác nổi trên bề mặt nước thải. Định kỳ 3 tháng/lần bơm bùn từ hồ lắng D1404A/B về khu vực ép lọc và thực hiện công việc ép lọc. Nước thải sau khi lọc được đưa về hệ thống xử lý nước thải, cặn bùn ép khô được giao cho công ty dịch vụ Môi trường đô thị Biên Hòa xử lý. Đối với hồ chứa nước thải D1405A/B khi phát hiên cặn lắng bị hút theo đường bơm hoặc 3 tháng/lần CNVH phải thực hiện vệ sinh, bơm bùn nước thải trước khi chứa nước thải đã xử lý, phần cặn bùn thu được sau quá trình vệ sinh được đưa qua khu vực ép lọc thực hiện quá trình ép lọc chung với cặn bùn hồ lắng nước thải. CNVH phải thường xuyên theo dõi hoạt động của hệ thống, khi phát hiện có sự cố hỏng các thiết bị phải báo ngay cho phòng môi trường để xử lý kịp thời. CHƯƠNG 2: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 2.1. Quy trình sản xuất trong nhà máy Sơ cấp Thứ cấp ĐIỆN GIẢI NaOH H2 Nước muối nghèo Keo Natrisilicat Javel Hóa Lỏng Acid Cl2 Sơ đồ 2.1. Quy trình sản xuất trong nhà máy 2.2. Nguyên liệu sử dụng trong nhà máy Nguyên liệu chính của nhà máy là muối, đa số được nhập từ Ấn Độ. Nhu cầu của nhà máy là khoảng 50000 tấn/năm. Cát sử dụng cho nhà máy là cát biển được cung cấp từ Bình Thuận, dùng làm nguyên liệu sản xuất keo silicat. Ngoài ra còn các nguyên liệu phụ như: Barium chloride (BaCl2). Sulfuric acid (H2SO4)… 2.3. Năng lượng sử dụng trong nhà máy 2.3.1. Điện Hệ thống nguồn điện lưới đáp ứng đủ cho sản xuất: 22KV cho công đoạn điện phân và 380V cho các công đoạn khác. Nguồn điện dự phòng: Hiện nay nhà máy đang sử dụng một máy phát điện dự phòng có công suất 1,4 MV. 2.3.2. Nước Nước thủy cục được cung cấp bởi hệ thống cấp nước của khu công nghiệp Biên Hòa. Hệ thống nước giải nhiệt: Các thiết bị trao đổi nhiệt được làm nguội bằng nước trong dây chuyền hiện nay đều sử dụng nguồn nước tuần hoàn được xử lý định kỳ chống cặn, rong rêu và kiểm soát pH. Ngoài ra nhà máy còn có hệ thống cung cấp nước vô khoáng: Nước thủy cục qua hệ thống lọc của nhà máy trở thành nước vô khoáng phục vụ cho việc sản xuất của toàn nhà máy. 2.3.3. Hơi nước Hiện tại nhà máy có hai lò hơi dùng dầu FO và DO. Mỗi lò có công xuất 2 tấn/h, áp lực 9 kg/cm2. 2.3.4. Khí nén Hệ thống khí nén dùng cho 3 công đoạn sản xuất khác nhau: Khí nén instrument sử dụng cho hệ thống đóng mở, điều khiển các van tự động trong dây chuyền. Khí nén sử dụng để nén và nạp clo vào bình. Khí nén công nghệ dùng để khuấy trộn, tái sinh vật liệu lọc và vệ sinh các thiết bị trong dây chuyền sản xuất. 2.3.5. Khí nitơ Khí nitơ dùng để phòng chống cháy nổ do hydro tạo hỗn hợp nổ với không khí trong dây chuyền tổng hợp acid HCl và điện giải. 2.4. Thông tin liên lạc trong nhà máy Thực hiện qua ba hệ thống: Hệ thống điện thoại nội bộ được trang bị đến từng công đoạn sản xuất. Hệ thống máy tính nối mạng trao đổi thông tin nội bộ cho các phòng ban và phân xưởng sản xuất. Trang bị bộ đàm cho trưởng ca, các tổ trưởng trong các phân xưởng sản xuất và cho phòng bảo vệ. 2.5. Hệ thống điều khiển Toàn bộ dây sản xuất của nhà máy làm việc liên tục ở chế độ ba ca. Ở từng công đoạn, công nhân vận hành theo dõi hoạt động của thiết bị và ghi chép nhật biểu. Các nhân viên hóa nghiệm thường xuyên lấy mẫu trên toàn dây truyền để kiểm tra các chỉ tiêu, thông số vận hành, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Trưởng ca chịu trách nhiệm tổng thể trên toàn dây chuyền sản xuất, phát hiện và xử lý sự cố kịp thời. Nhà máy còn có một hệ thống điều khiển tự động cho toàn bộ dây chuyền sản xuất. 2.6. Chế độ bảo dưỡng thiết bị Nhà máy có chế độ bảo dưỡng thường xuyên cho tất cả các thiết bị, đường ống trong dây chuyền sản xuất, phát hiện các nguy cơ hư hỏng, rò rỉ để sửa chữa kịp thời. CHƯƠNG 3: CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT 3.1. Hòa tan và tinh chế sơ cấp 3.1.1. Mục đích Hòa tan muối nguyên liệu tạo dung dịch nước muối bảo hòa. Tinh chế sơ bộ nước muối bão hòa, nhằm tách phần lớn tạp chất chứa trong muối nguyên liệu, đáp ứng dịch nước bão hòa có đầy đủ chất lượng và hàm lượng muối hòa tan cung cấp cho quá trình điện giải. 3.1.2. Nguyên lý Nguyên liệu muối có hàm lượng NaCl 200 ÷ 320 g/l được cung cấp vào ống phân phối của thiết bị hòa tan, sau khi đi qua chiều cao của cột muối nguyên liệu, sẽ tạo thành dung dịch nước muối có hàm lượng 300 ÷ 320 g/l. Sử dụng các hóa chất để kết tủa các tạp chất có trong nước muối nguyên liệu, sau đó loại các kết tủa này ra khỏi nước muối bằng phương pháp lắng. 3.1.3. Dây chuyền sản xuất QUA THỨ CẤP Hòa tan Tách SO42- Tách Mg2+ và Ca2+ Bồn lắng kết tủa Nước bổ sung Muối nguyên liệu Dd NaCl 20 – 22% Dd BaCl2 10- 12 % Dd Na2CO3 8 – 10% Dd NaOH 32% Chất trợ lắng Dd NaCl 30 – 32% Sơ đồ 3.1. Quy trình hòa tan và tinh chế nước muối sơ cấp 3.1.4. Thuyết minh qui trình Muối nguyên liệu được cấp vào bồn hòa tan DS501A/B và được điều chỉnh cấp tự động để luôn duy trì mức muối ổn định trong bồn hòa tan. Nước muối nghèo (200 ÷ 220 g/l) từ công đoạn xử lý nước muối nghèo cùng với nước bổ sung được cấp vào DS501A/B qua hệ thống ống phân phối nhúng chìm trong cột muối. Nước muối đi từ dưới lên trên thiết bị hòa tan đạt nồng độ 300 ÷ 320 g/l và chảy tràn qua bồn chứa trung gian T501. Lượng nước muối bổ sung cấp vào được điều chỉnh lưu lượng tự động nhằm đảm bảo duy trì ổn định nồng độ nước muối và giữ mức chứa ổn định cho bồn chứa T501. Nước muối từ bồn chứa T501 được bơm P501A/B bơm cấp qua công đoạn tinh chế sơ cấp với lưu lượng được điều chỉnh theo công suất yêu cầu của điện giải. Nước muối bão hòa từ T501 được bơm lần lượt qua hai thiết bị phản ứng R501, R502. Dung dịch BaCl2 (120 ÷ 180 g/l) được pha tại D520 được cấp vào bồn phản ứng thứ nhất R501, để kết tủa tạp chất SO₄²-. Lượng BaCl2 cấp vào được duy trì để hàm lượng Na₂SO₄ dư còn lại trong nước muối từ 6÷8g/l. Dung dịch Na2CO3 (0,3 ÷ 0,4 g/l) pha chế tại D521 và dung dịch NaOH 32% từ hệ thống điều dụng xút được cấp vào R502 để kết tủa các tạp chất Ca²⁺, Mg²⁺ dưới dạng Mg(OH)2, CaCO3. Lượng Na2CO3 và NaOH cấp vào được duy trì để hàm lượng Na2CO3 và NaOH dư trong nước muối khoáng 0,15 ÷ 0,2 g/l. Nước muối chứa các kết tủa tạp chất chảy tràn qua các bồn lắng nước muối TH501. Từ đây, nước muối lắng chảy tràn vào D504 rồi được bơm qua thứ cấp, còn cặn bùn đưa qua D503 chờ xử lý. 3.1.5. Các thiết bị chính 3.1.5.1. Băng tải Muối được vận chuyển trên băng chuyền vào DS501 nhờ motor AGS501. Khi lượng muối trong DS501 đạt một mức nhất định thì motor tự động bị ngắt. 3.1.5.2. Bồn hòa tan DS501, DS502 Chức năng: hòa tan muối bởi các dòng nước thủy cục, nước muối nghèo, nước muối thu hồi và tách một phần tạp chất cơ học có trong nước muối bão hòa. Cấu tạo: thân thiết bị bằng composite, đáy bồn có hệ thống phân phối lỏng, phía trên bồn, ở miệng ống chảy tràn có tấm lưới chặn. Hoạt động: DS501 và DS502 hoạt động luân phiên. Các dòng lỏng được đưa vào bộ phận phân phối, đi từ dưới lên, hòa tan muối. Nước muối bão hòa (pH = 6 ÷ 9, C = 300 ÷ 320 g/l) qua lưới lọc theo ống chảy tràn về bồn chứa T501. 3.1.5.3. Bồn lắng TH5010 Chức năng: loại bỏ các kết tủa (BaSO₄, CaCO₃, Mg(OH)₂… ) tạo thành trong quá trình dòng nước muối đi qua các thiết bị phản ứng R501, R502. Cấu tạo: thân thiết bị bằng composite, bên trong có ống trung tâm và bộ phận cánh cào. Hoạt động: dòng nước muối được trộn với chất trợ lắng dẫn vào ống trung tâm từ trên xuống rồi đi vòng lên, theo đường ống chảy tràn về D506. Các hạt kết tủa kết dính lại, rơi xuống phía đáy, theo đường ống dẫn về D503. Động cơ quay cánh cào để phân tán đều kết tủa, tránh làm nghẹt đường ống. 3.1.6. Các thông số kỹ thuật Công đoạn hòa tan: Mực nước muối ở T501: 2 ÷ 2,5 mH₂O Lưu lượng nước bão hòa: 18 ÷ 36 m³/h pH: 6 ÷ 9 Nhiệt độ: 60 ÷ 65ºC Công đoạn tinh chế: Lưu lượng dung dịch BaCl2, dung dịch NaOH, dung dịch Na2CO3, dung dịch chất trợ lắng tùy thuộc yêu cầu sử dụng. pH: 11,5 ÷ 12,5 Nhiệt độ: 60 ÷ 65ºC Bỗ trợ: Mức chứa dung dịch BaCl2: ≥ 600 l Mức chứa dung dịch Na2CO3: ≥ 1200 l Mức chứa dung dịch trợ lắng: ≥ 120 l Áp suất bơm dung dịch BaCl2: 200 ÷ 300 KPa Áp suất bơm dung dịch Na2CO3: 200 ÷ 300 KPa Mức nước muối D506: ≥ 10 m³ 3.1.7. Vận hành công đoạn sơ cấp Chuẩn bị chạy máy: Đầu tiên chuẩn bị muối đưa vào phễu, kiểm tra nước muối nghèo nước rửa bùn. Kiểm tra băng tải, bơm, nước muối thu hồi. Kiểm tra các dung dịch hóa chất: BaCl2, Na2CO3, NaOH. Chạy máy: Khởi động băng tải đưa muối lên bồn hòa tan. Mở van cho nước muối nghèo và nước muối thu hồi vào DS501A/B. Hiệu chỉnh lượng nước muối và nước muối thu hồi, hòa tan muối nguyên liệu sao cho đạt nồng độ 300 ÷ 320 g/l. Hiệu chỉnh van thu hồi lưu nước muối về bồn trung gian để duy trì áp lực của bơm 300 ÷ 400KPa. Khi nước muối bão hòa chảy tràn đầy bồn T501 ( từ 59 – 80%) ta khởi động bơm P501 và duy trì áp lực từ 2 – 3 kg/cm². Cấp dung dịch BaCl2 10 – 12% vào R501 để loại SO4²-. Cấp dung dịch Na2CO3 8 – 10%, NaOH 32% để loại Ca²+, Mg²+. Mở van cho dung dịch chất trợ lắng vào đường ống dẫn sang thiết bị lắng. Ngưng máy: Ngưng băng tải cấp muối. Ngưng cấp nước muối nghèo và nước muối thu hồi. Ngưng cấp các dung dịch hóa chất. Ngừng bơm P501. Ngưng máy khuấy. Ngưng cấp chất trợ lắng. 3.1.8. Sự cố và cách khắc phục Nồng độ nước muối nghèo không đạt bão hòa do đường ống hở, bùn nhiều, muối nhiều tạp chất, muối được hòa tan hết. Khắc phục: Sửa chữa đường ống, tháo xả bớt bùn, hòa tan xử lý lại muối, thêm dòng nước thủy cục. Nếu nồng độ NaCl > 320 g/l, nồng độ cao quá muối sẽ kết tinh trong đường ống. Khắc phục: Mở van đưa nước muối nghèo về DS501 để điều chỉnh nồng độ nước muối và yêu cầu KCS lấy mẫu kiểm tra nếu đạt quy định thì đóng van và cấp nước muối qua tinh chế. Nếu nồng độ NaCl < 300g/l, nồng độ muối thấp. Khắc phục: Đóng van nước muối về D504, mở van xuất P5010A/B/C và van tuần hoàn về bồn hòa tan, chạy tuần hoàn điều chỉnh nồng độ nước muối đến khi đặt yêu cầu. Băng tải lệch khỏi con lăn. Khắc phục: Dừng hoạt động đưa băng tải về vị trí cũ. Nồng độ pH không đạt yêu cầu quá cao hay quá thấp so với mức. Khắc phục: Xem lại dòng nước muối thu hồi. Nếu cúp điện thường làm thay đổi pH của dung dịch muối, công nhân vận hành phải điều chỉnh lại. Bùn bị xì ra ở khe giữa hai khung bản: do có vật lạ giữa hai khung bản; do lực ép bản không đủ. Khắc phục: Nếu bị xì ngay khi vừa chạy thì có thể ngưng máy sửa chữa lại vải lọc. Nếu bị xì khi gần hết thời gian lọc thì có thể ngừng trước thời gian. Nếu nguyên nhân lực ép không đủ, báo PKT điều chỉnh lại bơm. 3.2. Tinh chế thứ cấp nước muối 3.2.1. Mục đích Loại bỏ hầu hết các phần còn lại của tạp chất trong nước muối bằng phương pháp vật lý – hóa học. Cung cấp lượng nước muối đạt yêu cầu kỹ thuật cho điện giải. Thay đổi cấp nước muối theo chế độ chạy máy của điện giải. Chạy máy bình thường. Chạy thông bình điện giải. 3.2.2. Nguyên tắc Đầu tiên dùng phương pháp lọc bằng trọng lực để giảm thiểu các chất không tan trong nước muối. Sau đó nước muối lọc này được bơm qua hệ thống lọc bằng cột nhựa trao đổi ion để loại bỏ hết các tạp chất còn trong nước muối. Gia nhiệt nước muối. Axit hóa nước muối. Cấp nước muối. 3.2.3. Dây chuyền sản xuất NaCl 30 – 32% Lọc Trao đổi ion Hiệu chỉnh nhiệt độ Điều chỉnh pH (2÷5) NaCl 30 – 32% tinh khiết QUA ĐIỆN GIẢI Khử Clo tự do điều chỉnh pH (10÷11) Gia nhiệt (60÷70ºC) Na2SO3 10% HCl 32% HCl 32% Cặn bùn Sơ đồ 3.2. Quy trình tinh chế nước muối thứ cấp 3.2.4. Thuyết minh quy trình Nước muối tinh chế từ D504 được bơm P504 đưa đến các cột lọc F557 A/B/C. Đây là cột lọc sử dụng lớp than Anthracit. Nước muối đi từ trên xuống dưới, cặn không tan được lớp than Anthracit này giữ lại. Nước muối sau khi ra khỏi cột lọc được đưa qua thiết bị trug hòa DM507, tại đây cấp axit HCl 32% vào để trung hòa nước muối, và cấp Na2SO3 vào để khử Cl2 tự do Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl Sau khi ra khỏi DM507, pH = 10 ÷ 11 và được chứa ở bồn chứa nước muối lọc D507. Từ bồn chứa D507 được bơm P507 đưa qua thiết bị gia nhiệt E504, gia nhiệt nước muối lên 60 ÷ 70oC. Mục đích của việc trung hòa và gia nhiệt này nhằm tăng hiệu suất làm việc của nhựa trao đổi ion. Nước muối sau C504A/B được đưa đến hệ thống nước muối cấp. Tại đây nước muối được chứa trong bồn D516 và mức bồn này được duy trì ổn định ở mức chứa 80% để đảm bảo cung cấp ổn định lượng nước muối cho bình điện phân. Ngoài ra, hệ thống này còn có bộ trao đổi nhiệt E516, bộ axit hóa nước muối DM516 dùng để điều chỉnh nhiệt độ, pH của nước muối theo các chế độ vận hành của bình điện phân. 3.2.5. Các thiết bị chính 3.2.5.1. Thiết bị lọc F557A/B/C Chức năng: loại bỏ các tạp chất cơ học có trong nước muối theo nguyên lý lọc trọng lực. Cấu tạo: Các cột lọc làm bằng thép, bên trong chứa các khối than antraxit, chiều cao khối than khoảng 3m, các hạt mịn ở trên, các hạt thô ở dưới nhằm làm tăng hiệu quả lọc do hạt nhỏ có bề mặt riêng lớn hơn. Lưới đỡ cách đáy tháp 1m. Bộ chảy tràn có dạng hình chữ thập, cạnh là các răng cưa, dùng để ổn định mức lỏng và nối với ống xả. Có ống thông áp và ống đo trở lực. Hoạt động: 3 cột hoạt động song song. Dòng nước muối vào từ đỉnh tháp, khi đi qua khối than dưới tác dụng của trọng lực, cặn bị giữ lại, nước sau lọc được đưa về bồn D507. Khi lớp bã hình thành nhiều, trở lực tăng, lượng nước lọc giảm, mực lỏng trong cột dâng cao. Quan sát mức lỏng bên ngoài ống ta biết được trở lực này. Vệ sinh cột lọc F557 khi chiều cao mực lỏng trong ống đo trở lực ≥ 100 cm (thông thường 1 tuần/lần) theo quy trình sau: Bảng 3.1. Vệ sinh cột lọc STT Bước tiến hành Thông số Mục đích 1 Nâng mức bồn D507 85 ÷ 90% Chuẩn bị cho giai đoạn rửa ngược 2 Điều chỉnh lưu lượng 2 cột còn lại và cắt cột Quy định Tách cột cần vệ sinh ra khỏi hệ thống mà vẫn đảm bảo năng suất lọc của hệ thống 3 Sục khí 100 ÷ 120 m³/h: 5 phút 120 ÷ 200 m³/h: 15 phút Làm bong tróc các cặn bẩn khỏi bề mặt vật liệu lọc 4 Rửa ngược 20 m³/h: 5 phút 30 m³/h: 5 phút 50 m³/h đến khi D507 còn 50% thì dừng, chờ 5 phút Nước muối rửa đi từ dưới lên cuốn theo các bã lọc vào bộ chảy tràn và ra ngoài ống xả về bồn chứa cặn. 5 Rửa xuôi Xả đáy 5 ÷ 6 m³/h ống trở lực: còn 10cm. Lặp lại 2 lần Xả cặn còn lại và ổn định lớp vật liệu lọc. 6 Xả trong Duy trì 5 ÷ 6 m³/h 10 ÷15 phút Ở giai đoạn này có lấy mẫu kiểm tra độ đục. 7 Đưa vào hoạt động Duy trì 5 ÷ 6 m³/h Tăng 2 m³/lần/h Thiết lập chế độ hoạt động. Cân bằng lưu lượng ở 3 cột. 3.2.5.2. Bộ trộn DM507 Chức năng: khử Cl2 tự do có trong nước muối từ sơ cấp bằng Na2SO3 (từ D531) và điều chỉnh pH về khoảng 10 ÷ 11 bằng HCl (từ D518). Na2SO3 + Cl2 + H2O Na2SO4 + 2HCl HCl + NaOH NaCl + H2O Hoạt động: sự khuấy trộn diễn ra do các vòng vào có lưu lượng tương đối lớn hoặc dùng dòng khí nén (1 kg/cm²) thổi từ dưới lên. 3.2.5.3. Thiết bị trao đổi nhiệt E504 Chức năng: gia nhiệt dòng nước muối đến 60 ÷ 70ºC, tạo điều kiện cho cột C504 hoạt động tốt. Là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, dòng hơi và dòng lỏng di chuyển ngược chiều chéo dòng. Nhiệt độ hơi: 100 ÷ 120ºC. Cấu tạo: gồm nhiều tấm trao đổi nhiệt ghép lại, tạo nên các kênh dẫn nước muối và hơi đốt xen lẫn nhau. 3.2.5.4. Cột trao đổi ion C504A, C504B Chức năng: tách Ca²+ và Mg²+ đến 20ppb bằng phương pháp hóa lý sử dụng nhựa trao đổi ion. Nguyên lý hoạt động: do các ion có ái lực khác nhau đối với bề mặt nhựa. Cấu tạo: thân thiết bị bằng thép, bên trong chứa các hạt nhựa trao đổi ion loại cationit RCOOH, (trạng thái làm việc là RCOONa), 1,4m³ nhựa/cột. Hoạt động: 2 cột C504A và C504B hoạt động nối tiếp (để 2 cột nhựa không bão hòa cùng lúc). Chế độ nối tiếp A – B: nước muối cấp qua van 50A vào C504A, đi từ trên xuống, các ion Ca²+ và Mg²+ bị giữ lại, nước muối tiếp tục được dẫn qua van 62A vào C504B, ở đây các ion Ca²+ và Mg²+ còn lại được tách đến 20ppb, nước muối đi qua van 65B được dẫn về E516 để gia nhiệt và qua DM516 để ổn định pH trước khi được đưa vào bình điện phân. 2RCOONa + Ca²⁺ (RCOO)2Ca + 2Na⁺ 2RCOONa + Mg²⁺ (RCOO)2Mg + 2Na⁺ Chế độ nối tiếp B – A: tương tự. Hoạt động 1cột: ở chế độ này chỉ thực hiện tách Ca²+ và Mg²+ bởi 1 cột (dòng nước muối chỉ qua các van 50, 65) và tái sinh cột còn lại do nhựa bão hòa (khi nồng độ Ca²+ và Mg²+ vượt giới hạn cho phép). 2HCl + (RCOO)2Ca = 2RCOOH + CaCl2 NaOH + RCOOH = RCOONa + H2O Chu trình tái sinh (3 ngày/lần). Có thể được tiến hành tự động hoặc bằng tay. Vai trò của ống xi phong: giữ ổn định mức chất lỏng trong cột, đỉnh ống ngang bằng với mực lỏng chảy tràn ở D516. Bảng 3.2. Các bước tái sinh cột nhựa lọc nước muối STT Bước tiến hành Thông số Mục đích 1 _ Thải bỏ một phần nước muối bằng trọng lực, hướng dòng lưu chất là hướng xuống. _ Luôn giữ mức nước muối cao hơn mức cột nhựa là 300mm 20 phút _ ổn định tránh pha loãng chất tái sinh. _ Duy trì độ ẩm cho nhựa. 2 _ Rửa xuôi bằng nước vô khoáng. _ Rửa ngược bằng nước vô khoáng 6 m³/h; 60 phút 3, 6, 9 m³/h; 78 phút _ Pha loãng nước muối. _ Làm trương nở cột nhựa do đó loại bỏ các hạt mịn của các chất rắn và các hạt nhựa vỡ vụn ra khỏi cột nhựa tránh nghẹt cột nhựa, ngoài ra làm giảm thiểu các vết xước tạo thành trong khi cột nhựa làm việc. 3 Rửa xuôi bằng HCl 4 ÷ 6% 6,6 m³/h; 30 phút Tái sinh lại nhựa. Sự chuyển thành dạng axit sẽ loại bỏ hoàn toàn các ion kiềm thổ được cột nhựa hấp thụ, quá trình này làm cho nhựa co lại nên yêu cầu rửa từ trên xuống nhằm tối ưu hóa việc tiếp xúc với dung dịch để tránh tạo thành vết xước. pH sau khi rửa axit phải lớn hơn 2. 4 Rửa xuôi bằng nước vô khoáng. 6 m³/h, 105 phút Làm giảm thiểu lượng NaOH tiêu tốn trong giai đoạn tiếp theo và ngăn ngừa sự nguy hiểm do hiện tượng quá nhiệt xảy ra khi có phản ứng trung hòa. 5 Rửa ngược bằng NaOH 4 ÷ 6% 4,4 m³/h; 35 phút Chuyển nhựa đang ở dạng axit thành dạng kiềm, quá trình này làm trưởng nở cột nhựa nên phải rửa từ dưới lên nhằm tránh độ nén vượt quá lên cột nhựa. pH của dòng thải ở cuối quá trình không lớn hơn 8 6 Rửa xuôi bằng nước vô khoáng. 6 m³/h; 35 phút Loại bỏ phần xút còn lại trong cột nhựa nhằm tránh cột nước muối quá kiềm khi đưa cột nhựa trở lại hoạt động. 7 _ Rửa bằng nước muối. Tiến hành với lưu lượng thấp nhằm tránh sự pha loãng nước muối. _ Đặt lại chương trình. 5 m³/h Chuẩn bị cột nhựa. 3.2.5.5. Cụm thiết bị E516, DM516, D516 Nước muối tinh khiết sau C504 sẽ thực hiện một chu trình đầy đủ sau: Qua E516 thực hiện trao đổi nhiệt với dòng hơi nước (tùy nhiệt độ muối yêu cầu của bình điện phân mà ở đây sẽ làm lạnh hoặc gia nhiệt). Rồi đến DM516: thực hiện quá trình khuấy trộn và thêm HCl nhằm axit hóa dòng nước muối và điều chỉnh pH thích hợp với từng chế độ điện phân (thường chạy máy ở pH ≥ 2 ÷ 5). Sau khi đạt được nhiệt độ và pH yêu cầu, muối sẽ được chứa trong D516 để theo đường ống vào bình điện phân. 3.2.5.6. Các thiết bị phụ D507 chứa nước muối bão hòa cấp, tái sinh C504 và vệ sinh F557. D515 chứa nước vô khoáng, HCl, NaOH sau khi tái sinh C504, sau đó được bơm về sơ cấp. J513, J514: nước vô khoáng được hút vào hệ thống, cuốn theo dòng hóa chất (NaOH 32% ở D513 hoặc HCl 30% ở D514) tự pha loãng trong đường ống nước khi vào cột C504. 3.2.6. Thông số kỹ thuật Lưu lượng acid vào DM507, dung dịch Na2SO3 vào DM507 tùy thuộc yêu cầu sử dụng. Mức nước lọc qua F557A/B/C: ≤ 100 cm. Mức nước chứa nước muối D507: 50 – 89%. Nhiệt độ nước muối sau E504: 60 – 70ºC. Nhiệt độ hơi vào E504: 110 – 120ºC. Bảng 3.3. Tiêu chuẩn nước muối cấp điện giải Nước muối cấp điện giải NaCl 295 - 310 g/l NaClO₃ < 15 g/l Na₂SO₄ 6,5-8 g/l pH 2 - 11 Ca+Mg < 30 ppb SiO₂ < 5 ppb Al < 100 ppb I < 200 ppb Mn < 100 ppb Ni < 50 ppb Fe < 1 ppb 3.2.7. Vận hành công đoạn thứ cấp Chuẩn bị chạy máy Kiểm tra xem lớp than anthracit trong cột lọc F557A/B/C còn hoạt động tốt hay không. Kiểm tra các bơm các van tự động. Kiểm tra lượng axit HCl, xút trong các bồn D514, D513 để tái sinh cột nhựa. Kiểm tra hạt nhựa trong cột nhựa C504 còn tốt hay không. Nếu hàm lượng Ca²+, Mg²+ > 50ppb thì phải tái sinh. Chạy máy: Mở van nhập xuất C504, đóng van thông áp C504, mở van thông áp trên đường ống nước muối đi E516. Thông báo công nhân sơ cấp cấp nước muối tinh thể. Công nhân thứ cấp theo dõi lưu lượng qua ba cột F557A/B/C và điều chỉnh các van cấp nước muối để đạt lưu lượng 5 – 19m³/h nhằm duy trì mức bồn D507 và độ đục trong phạm vi quy định. Mở van cho axit HCl vào DM507. Mở van cấp khí nén vào DM507. Mở và hiệu chỉnh van cấp Na2SO3 10% vào DM507. Mở van của bơm P507A/B, giữ áp lực đầu đẩy bơm trong khoảng 450 – 700KPa. Mở van cấp hơi vào E504 gia nhiệt cho nước muối đến 60 – 700ºC. Mở hoàn toàn van xả nước ngưng E504 về thùng chứa. Sau khi khởi động ổn định báo công nhân điều khiển đưa cột C504A/B vào hoạt động tự động và báo cho trưởng ca việc chạy máy đã hoàn tất. Ngưng máy: Khóa các van cấp hơi vào E504. Đóng van cấp HCl. Đóng van cấp sunfit. Báo sơ cấp ngưng nước muối về F557. Đưa hệ C504 về chế độ bằng tay. Ngưng P507. Ngưng bơm tạo hơi bão hòa. Mở van thông áp của cột C504. Đóng các van cấp nước muối vào và ra khỏi C504. 3.2.8. Sự cố và cách khắc phục: Trở lực F557 cao do lượng bùn đóng nhiều. Khắc phục: ngưng hoạt động của thiết bị lọc rồi tiến hành vệ sinh. Nếu thời gian làm việc của cột nhựa kéo dài, có thể dẫn đến tình trạng các hạt nhựa bị kết khối làm giảm hiệu quả trao đổi ion. Khắc phục: ta phải tái sinh cột nhựa khi hàm lượng Ca²⁺, Mg²⁺ > 50ppb. Nồng độ của xút và axit tái sinh quá loãng sẽ làm giảm hiệu suất nhựa, ngược lại nếu quá đặc sẽ làm hỏng nhựa. Khắc phục: Vì thế ổn định chế độ phân phối axit, xút, nước là yếu tố quan trọng trong việc tái sinh cột nhựa. Sự cố cúp điện làm bơm P507A/B ngưng, các van tự động của hệ C504A/B đóng hết nên ảnh hưởng quá trình lọc muối ở F557 và trao đổi ion trong cột nhựa C504A/B. 3.3. Công đoạn điện giải 3.3.1. Mục đích Sản xuất NaOH, Cl2, H2 bằng phương pháp điện phân có màng ngăn dung dịch có bão hòa. Để cung cấp cho thị trường tiêu thụ hoặc làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm khác của nhà máy. 3.3.2. Dây chuyền sản xuất Nước muối nghèo Tách khí anod Tách khí catod BÌNH ĐIỆN PHÂN NaOH 32% H2 Cl2 NaCl 30 – 32% Nước vô khoáng Sơ đồ 3.3. Quy trình điện giải 3.3.3. Thuyết minh quy trình Các dòng vào bình điện phân bao gồm: Nước muối bão hoà 295 - 300g/l NaCl ( t = 60 – 80oC, pH = 2 - 5 ) theo các ống phân phối lỏng phía anod vào các ngăn anod. Nước vô khoáng được cấp vào để pha loãng NaOH hoàn lưu, theo các ống phân phối lỏng phía catod cấp vào các ngăn catod. Dưới tác dụng của dòng điện một chiều sẽ xảy ra sự điện phân: Điện phân dd Màng ngăn 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 Sản phẩm catod gồm H2 và NaOH, sau khi vào bộ tách khí catod sẽ được chia thành 2 dòng: Khí H2 thoát lên trên, đưa vào tháp C2101 rửa NaOH rồi chuyển về két chứa G2101, làm nguyên liệu sản xuất HCl. Ngoài ra, trên đường dẫn khí còn có thiết bị thủy phong DH2101 Để xả áp tự động khi áp xuất H2 > 200 mmH2O. Dung dịch NaOH ( 32 0,5% ): chảy tràn qua bộ ngắt dòng và lấy làm thành phẩm, cò lại được tuần hoàn trở lại catodlyte. Sản phẩm anod gồm Cl2 và nước muối nghèo, sau khi vào bộ tách khí anod sẽ được chia thành 2 dòng: Khí Cl2 thoát lên trên sẽ theo đường ống về khu sản xuất HCl và Clo lỏng. Tương tự, có 2 thiết bị thủy phong DH601 và DH602 để ổn định áp xuất. Dung dịch nước muối nghèo ( 220 10g/l NaCl, pH = 4 0,5 ): một phần tuần hoàn trở lại anodlyte tiếp tục quá trình điện giải, còn lại đưa đi xử lý. 3.3.4. Các thiết bị chính 3.3.4.1. Bình điện phân Chức năng: thực hiện quá trình điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn bằng dòng điện một chiều. Cấu tạo: gồm 35 chi tiết lưỡng cực trung gian ( một là anod, một là catod ) và 36 màng cation (Mc) Hệ thống tuần hoàn cho phép cấp dung dịch vào mỗi ngăn cơ sở và phân ly sản phẩm. Các ngăn của bình được mắc nối tiếp. Đặc điểm của bình điện phân: Mật độ dòng 3,72KA/m2 Tải cho phép tối đa 13KA Hiệu suất catod 93 - 95% Chi tiết lưỡng cực: Gồm anod và catod nối với nhau bằng những thanh sắt dẫn điện. Thân mỗi lưỡng cực là một tấm thép dày (5mm). Trên thân có một lỗ ở góc thấp hơn là lỗ nhập, (nước muối bão hòa, NaOH) một lỗ ở góc cao hơn là lỗ ra của dung dịch (nước muối nghèo, NaOH) 4 lỗ trên đường nằm ngang phía trên là 4 lỗ khí ra. Anod gồm: Máng anod bằng Titan, có 240 miếng vát hình côn, hàn với cây sắt dẫn điện, đỡ bộ anod tạo ngăn chứa dung dịch. Một khung lưới cứng bằng Titan (vật dẫn) được hàn vào đỉnh máng. Khung này đỡ lớp anod hoạt hoá đảm bảo dòng đồng nhất trong bình điện giải. Anod hoạt động là lưới phẳng gắn vào vật dẫn bằng các mối hàn và hoạt hoá nhờ lớp phủ đặc biệt. Catod gồm: có cấu tạo tương tự, gồm máng Niken và 2 lớp lưới Niken. Màng trao đổi cation: Dạng vải Teflon có độ bền cơ học cao, chịu được axit đậm đặc cũng như các chất oxy hoá và các chất khử mạnh. Cấu trúc màng có 2 lớp: phía tiếp xúc với anod và catodlyte có ion định vị dạng –COO– (axit yếu), phía tiếp xúc với anod và anodlyte có ion định vị dạng –SO3– (axit mạnh). Chiều dày màng: 120 – 140 (lớp polymer axit mạnh 100 - 120, lớp polymer axit yếu 10 – 20. Độ kín giữa điện cực và màng được nhờ 1 lớp đệm teflon. Điện cực được ép sát vào màng do có bề mặt đỡ bằng phẳng và áp xuất cao bên anod cho phép giảm tổng điện thế rơi qua catodlyte. Các quá trình điện cực: Quá trình khử xảy ra trên catod: 2H2O + 2e H2 + 2OH- 2Na+ + OH- 2NaOH Qúa trình xảy oxy hoá xảy ra trên anod: 2Cl - Cl2 + 2e Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 3.3.4.2. Bộ phận tách khí (anod hay catod) Làm bằng chất dẻo hoặc kim loại. Thu nhận hỗn hợp khí - lỏng từ các ngăn điện giải và có đủ thể tích để tách riêng 2 pha. Mức lỏng được giữ nhờ 1 lỗ chảy tràn. Ở đáy có ống hướng xuống: dẫn 70% lỏng tuần hoàn. Ở đỉnh có các lỗ dẫn khí, lỗ đặt đồng hồ đo nhiệt độ, áp xuất. 3.3.4.3. Tháp rửa H2, C2102 Chức năng: làm nguội, làm khô khí H2 trước khi đưa vào két chứa để đem đi điều dụng. Cấu tạo: là tháp đệm có vật liệu đệm bằng sứ. Hoạt động: khí H2 mang theo hơi nước, xút,... đi từ dưới lên qua các lớp sứ, nước thuỷ cục đi từ trên xuống sẽ ngưng tụ phần hơi. Khí H2 ra khỏi tháp sẽ được đưa về két chứa G2101. 3.3.4.4. Thiết bị thuỷ phong Chức năng: bảo vệ hệ thống khỏi sự quá áp H2. Khi trở lực ở tháp C2101 lớn, khí H2 không đi lên được, làm tăng áp suất H2 và có xu hướng dội ngược lại bình điện phân làm hư màng. Hoạt động: khi áp suất H2 > 130mmH2O, khí sẽ theo đường ống dẫn vào DH2101, đẩy mực nước trong ống xuống, đồng thời nước trong bình dâng lên, tràn ra ngoài qua cổ ngỗng. Nếu áp xuất H2 quá cao, khí sẽ được xả bỏ ra ngoài theo đường thông áp khí quyển. 3.3.4.5. Hệ thống tuần hoàn Nhờ hiệu ứng thoát khí, một lưu lượng đáng kể dòng lưu chất 2 pha (lỏng và khí) được tuần hoàn trong hệ thống mà không cần bơm phụ trợ. Hỗn hợp lỏng - khí trong mỗi cặp điện cực có tỉ trọng thấp hơn chất lỏng trong hệ thống hướng xuống. Độ sai lệch tỉ trọng là động lực tạo cho dòng lỏng tuần hoàn một cách tự nhiên. Hệ thống tuần hoàn trong điện giải được thiết kế cho lượng nước muối nghèo tuần hoàn lớn hơn gấp 10 lần lượng nước muối cấp và lượng nước NaOH tuần hoàn với lưu lượng lớn hơn gấp 100 lần lượng nước vô khoáng cấp vào. 3.3.4.6. Hệ thống khí N2 Khí N2 sẽ được bơm vào bình tách khí catod khi hệ thống ngưng hoạt độmg tạm thời. Khí N2 bơm vào nhằm tạo áp dương cho hệ thống, ngăn O2 xâm nhập vào gây nổ. Ngoài ra, khí N2 còn được ép định kì vào bình chứa NaOH trung gian nhằm ép khí H2 ra khỏi dung dịch một cách hoàn toàn. 3.3.4.7. Các phản ứng phụ trong quá trình điện phân Sau thời gian dài sử dụng, hiệu xuất sử dụng màng giảm, OH khuếch tán sang anodlyte, hình thành các sản phẩm phụ: Cl2, ClO và O2. 2OH- + Cl2 Cl2 + ClO + H2O 2Cl- + 3H2O ClO + 6H+ + O2 + 6e 3.3.4.8. Các thông số của hoá chất và sản phẩm Nước muối cấp: ảnh hưởng mạnh mẽ đến điện giải. NaCl 300 – 320 g/l pH = 2 – 11 NaClO3 < 15 g/l Na2SO4 = 6,5 – 8,0 g/l Ca, Mg < 30 ppb SiO2 < 5 ppm Các chỉ tiêu khác: Al < 100 ppb, I < 200 ppb, Mn < 150 ppb, Ni < 25 ppb, Fe < 1ppm. Nước vô khoáng: Tinh khiết để không làm bẩn sản phẩm. Độ cứng tổng < 100 ppb CaCO3. pH = 7,2 – 7,5 Fe < 200 ppb NaOH: Nồng độ thu được 31- 33%, d > 1,332 g/l Tạp chất: NaCl < 45ppb, NaClO3 < 50ppm Cl2 đường ống chung: > 96% thể tích áp suất (-30) – (-50) mmH2O H2 đường ống chung: 99,9% thể tích, áp suất 130 – 200 mmH2O Nước muối nghèo: NaCl 200 – 220g/l pH = 3,5 – 4,5 Cl2 < 3g/l NaClO3 < 20g/l Na2SO4 <10g/l HCl: nước muối cấp được axit hoá để hạn chế lượng O2 trong Cl2 bằng HCl tính từ hệ thống HCl (30 – 35%) 3.3.5. Thông số kĩ thuật Nhiệt độ anodlit: 83o – 87oC Nhiệt độ catodlit: 83o – 87oC Áp suất tách khí hydro ở bộ phận khí hydro: 130mmH2O Áp suất đường ống chung khí hydro: 130mmH2O Nồng độ xút thành phẩm: 32% Nồng độ nước muối nghèo ra khỏi bình: 210 – 230 g/l pH nước muối nghèo ra khỏi bình: 3,5 – 4,5 3.3.6. Sự cố và cách khắc phục Sự cố khi sảy ra có thể gây hại cho các màng hoặc các ngăn hoặc làm xáo trộn quá trình vận hành bình. Nồng độ NaCl trong nước muối cấp quá cao Khắc phục: Điều chỉnh lại nồng độ NaCl trong nước muối cấp. Có thể pha loãng nước muối cấp bằng cách thêm nước vô khoáng vào hệ thống nước muối. Nguồn cung cấp nước muối gặp sự cố: Mực dịch trong ngăn Anolyte giảm do sự bay hơi nước. Mực dịch quá thấp có thể gây hỏng màng. Nồng độ NaCl trong dịch anolyte giảm, nồng độ NaCl quá thấp ảnh hưởng xấu tới màng. Điện thế các ngăn sẽ thay đổi khi mật độ dòng, nhiệt độ ngăn và nồng độ dịch thay đổi. Khắc phục: Nguồn cung cấp nước muối vào bình phải kiểm soát chặt chẽ và được cài liên động với máy chỉnh lưu. Hệ thống tuần hoàn gặp sự cố: Nhiệt độ ngăn tăng lên. Nhiệt độ cao quá có thể gây hại cho màng. Việc phối trộn giữa nước vô khoáng và dịch Catholyte không tốt. Dẫn đến tình trạng nồng độ xút cao hoặc thấp cục bộ. Khắc phục: Giảm tải chỉnh lưu. Điều chỉnh, ngưng cấp nước vô khoáng. Nguồn cung cấp nước vô khoáng gặp sự cố: Nồng độ xút tăng. Điện thế các ngăn tăng. Khắc phục: Ngừng máy nếu nồng độ xút không thể duy trì được trong khoảng an toàn cho phép. Lưu lượng nước vô khoáng cấp cao quá: Nồng độ xút loãng. Điện thế các ngăn giảm. Khắc phục: Giảm lưu lượng nước vô khoáng cấp tuỳ thuộc vào tải hoặc có thể ngừng cấp nước vô khoáng trong một thời gian nhất định. Cấp xút có nồng độ cao hơn vào vòng tuần hoàn xút. Khắc phục: Để nhanh chóng giảm nồng độ xút trong các ngăn ta có thể giảm lưu lượng xút cấp, nếu như nồng độ xút đang ở ngưỡng nguy hiểm. Nhiệt độ nước muối/dịch Catholyte cấp quá thấp: Nhiệt độ Anolyte thấp hơn nhiều so với bình thường (85 – 88oC) Khắc phục: Thiết lập lại nhiệt độ nước muối/dịch Catholyte cấp bằng cách điều chỉnh lưu lượng hơi cấp. Nhiệt độ nước muối/dịch Catholyte cấp quá cao: Vượt quá nhiệt độ hoạt động bình thường (85 – 88oC) Khắc phục: Cố gắng giảm nhiệt độ nước muối/dịch Catholyte cấp. Tăng cường việc làm nguội dịch Catholyte cấp. Tăng cường việc làm nguội nước muối cấp. Nồng độ Ca, Mg và Sulphate quá cao: Màng bị gây hại mà không có khả năng phục hồi. Hiệu suất dòng có thể giảm. Điện thế có thể tăng. Khắc phục: Khi nồng độ Ca, Mg và Sulphat quá cao thì nên ngưng máy. Kiểm tra lại hệ thống tách lọc. 3.4. Công đoạn hoá lỏng clo 3.4.1. Mục đích Sản xuất clo lỏng từ khí clo thu được sau điện giải. Duy trì áp lực cho bình điện giải. 3.4.2. Dây chuyền công nghệ Nguyên lí hoá lỏng Clo: hạ nhiệt độ và tăng áp suất. Khí Cl2 Sản xuất javen Khí không ngưng Làm lạnh, tách nước Sấy khô H2SO4 Nén H2SO4 Tách H2SO4 Hóa lỏng Clo lỏng Sơ đồ 3.4. Quy trình hóa lỏng Clo 3.4.3. Thuyết minh quy trình Khí Clo thu được sau điện giải được dẫn theo đường ống qua các thiết bị E801, ME01 và E801để làm lạnh và tách 1 phần hơi nước. Sau khi qua E801, khí Clo sẽ được sấy khô ở C805 bằng axít Sunfuric đậm đặc trước khi đưa về bơm K805 để nén lên áp suất cao. Phần axít lẫn trong dòng khí Clo qua bơm K805 sẽ được tách ra ở thiết bị D805 và F805. Dòng axít tách ra cùng với phần axít từ K805 được bơm P804 đẩy qua các thiết bị làm lạnh E804, E805 trước khi đưa lên C804 và C805 rồi thải về bồn chứa D803. Dòng khí Clo sau khi được tách axít sẽ được ngưng tụ ở E809 bằng Freon 22 rồi đưa sang bồn chứa. 3.4.4. Thiết bị chính Thiết bị sấy khô Clo C804 và C805: Chức năng: tách triệt để phần hơi nước còn lẫn trong khí Clo. Cấu tạo: dạng tháp hấp thu với vật liệu đệm vòng Rasching. Hoạt động: dòng axít sunfuric đi từ trên xuống hấp thu hơi nước lẫn trong dòng khí Clo đi từ dưói lên. Hệ thống làm lạnh: Chức năng: ngưng tụ khí Clo bằng Freon 22. Cấu tạo và hoạt động: Thiết bị bay hơi E809: Cấu tạo dạng ống chùm, Clo chuyển động trong ống, Freon chuyển động ngoài ống nhận nhiệt của Clo và chuyển thành dạng hơi rồi được hút về máy nén KR805 trước khi đưa sang thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ E807: Cấu tạo dạng ống chùm, nước chuyển động trong ống, Freon chuyển động ngoài ống nhường nhiệt cho nước để ngưng tụ chảy về bồn D807 trước khi qua bộ gia nhiệt E808 và van tiết lưu động thiết bị bay hơi. 3.4.5. Thông số kĩ thuật Nhiệt độ axít H2SO4 vào tháp C804: < 40oC Nhiệt độ axít H2SO4 vào tháp C805: < 40oC Áp suất khí Clo tại F805: (- 250) – (+250)mm H2O Nhiệt độ khí Clo vào K805: < 40oC Nhiệt độ axít trước bộ giải nhiệt E806: t < 42oC Nhiệt độ axít sau bộ giải nhiệt E806: < 40oC 3.5. Sản xuất axít HCl 3.5.1. Mục đích Dung dịch HCl được sản xuất bằng phương pháp đốt H2 trong Cl2 rồi hấp thụ khí HCl bằng nước vô khoáng. 3.5.2. Dây chuyền công nghệ Nước vô khoáng Cl2 H2 Đốt: to > 100oC HCl 32% Hấp thu khí thừa Hấp thu chính Sơ đồ 3.5. Quy trình sản xuất acid HCl 3.5.3. Thuyết minh quy trình to Dòng khí H2 và Cl2 sau điện giải được đưa vào buồng đốt của tháp axít. H2 cháy trong Cl2 tạo ra HCl: H2 + Cl2 2HCl Hỗn hợp (HCl và H2 dư) sẽ được hấp thu bằng nước vô khoáng. Phần khí HCl chưa hấp thu sẽ được đưa vào buồng hấp thu khí thừa. Dung dịch HCl thành phẩm được chứa ở D604A. Ngoài ra còn có ejector dùng hơi cao áp tạo chân không cho toàn tháp, nhờ đó dòng khí chuyển động từ dưới lên trên. 3.5.4. Thiết bị chính Buồng đốt: Chức năng: Tạo không gian cho quá trình đốt cháy H2 trong Cl2 Cấu tạo: Là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ áo dùng nước giải nhiệt, vỏ ngoài làm bằng thép không gỉ, thân trong bằng than chịu nhiệt, chịu axít, phía dưới là bec đốt bằng thạch anh, Cl2 đi bên trong, H2 đi bên ngoài. Hoạt động: Trước khi khởi động phải thông khí N2 đuổi hết H2 trong buồng đốt để đảm bảo an toàn cháy nổ. to Khi khởi động H2 được mồi rồi đưa vào tháp, sau đó dòng Cl2 đi vào tham gia phản ứng cháy với H2 tạo sản phẩm khí HCl. H2 + Cl2 2HCl Buồng hấp thu chính: Chức năng: Hấp thu khí HCl bằng nước vô khoáng tạo dung dịch HCl. Cấu tạo: Thành thiết bị là thép không gỉ, bên trong chứa những lớp than xếp chồnh lên nhau, trong các khối than này có những đường ống nhỏ theo chiều dọc và các khe nước làm nguội. Hoạt động: Khí HCl từ buồng đốt lên sẽ vào các ống than thực hiện quá trình hấp thu màng, dòng nước hấp thu đi từ trên xuống, dung dich HCl (31,5 – 32,5%) theo đường lấy sản phẩm ra ngoài. Buồng hấp thu khí thừa: Chức năng: Hấp thu khí HCl sau hấp thu chính còn sót lại. Cấu tạo: Là thiết bị dạng mâm chóp, có 6 mâm và 6 ống chảy chuyền. Hoạt động: Quá trình xảy ra tương tự. Dòng HCl đi ra được về buồng hấp thu chính. Đĩa an toàn: Chức năng: Kiểm soát an toàn khi tháp làm việc. Cấu tạo: Đĩa làm bằng graphit, có đầu dò đặt tiếp xúc ở phía trên. Hoạt động: Áp lực khí tác dụng lên đĩa được đầu dò báo tín hiệu về bảng điều khiển, khi áp suất chân không trên đỉnh lớn hơn -100mmH2O đĩa an toàn sẽ nổ để xả áp. 3.5.5. Thiết bị Ejector Có chức năng tạo áp chân không cho toàn tháp để dòng khí HCl đi từ dưới lên. Sử dụng hơi cao áp 2,5 – 4kg/cm2 3.5.6. Các thông số kĩ thuật Áp suất khí Cl2 vào tháp: 80 – 350mmH2O Áp suất khí H2 vào tháp: 70 – 150 mmH2O Nhiệt độ nước giải nhiệt vào tháp 33 – 35oC 3.5.7. Một số sự cố thường gặp Máy tự động ngưng khi: PCl2 < 20mmH2O, PH2 < 20mmH2O, ngọn lửa không cháy, đĩa an toàn bị thủng… Khắc phục: Giảm Cl2 từ điện phân, ngưng máy. 3.6. Quy trình sản xuất silicat 3.6.1. Mục đích Sản xuất Na2SiO3 từ nguyên liệu cát và bazơ. 3.6.2. Nguyên lý Nguyên liệu cát có hàm lượng SiO2 min 90% tác dụng với xút NaOH tiêu chuẩn 32% 0,5% trong thiết bị phản ứng ở nhiệt độ cao và áp suất cao (10 –12 at) sẽ tạo thành dung dịch Na2SiO3. 2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O – Q Rửa, sàng Lò phản ứng Cát nguyên liệu Sản phẩm thô Lắng Tẩy keo Keo Silicat NaOH 32% Lọc Cặn 3.6.3. Quy trình sản xuất Sơ đồ 3.6. Quy trình sản xuất silicat 3.6.4. Thuyết minh quy trình Nguyên liệu cát sau khi được rửa và sàng để loại bỏ tạp chất và bùn sẽ được phối trộn với dung dịch NaOH trong thiết bị phản ứng với tỷ lệ đã được tính toán thích hợp. Hỗn hợp này được gia nhiệt sao cho áp suất trong lò đạt 10 kg/cm2 thì ngưng gia nhiệt, phản ứng giữa NaOH và SiO2 sẽ làm cho áp suất trong lò tiếp tục tăng lên 11 – 13 kg/cm2. Khi áp suất giảm xuống còn 10 kg/cm2 thì thực hiện việc gia nhiệt để áp trong áp suất trong lò phản ứng lên 12 kg/cm2 trong khoảng 30’– 60’. Phản ứng giữ NaOH và SiO2 xảy ra sau một thời gian áp suất trong lò giảm xuống còn 3 kg/cm2 thì tiến hành xả liệu. Keo silicat sau khi được xả sẽ qua khâu lắng, lọc và tẩy keo rồi đem đi kiểm tra trước khi đưa về bồn thành phẩm. 3.6.5. Lò nấu keo Vai trò: Thiết bị phản ứng chịu nhiệt độ và áp suất cao để sinh ra keo silicat. Cấu tạo: Thiết bị hình trụ có hai đáy hình elip được đặt nằm ngang trong lò phản ứng, hai đầu được gắn vào trục quay trên hai ổ đỡ, lò quay 3 vòng/phút. Bề dày: 20 mm Chiều dài: 2,2 m Đường kính: 1 m 3.6.6. Vận hành lò nấu keo Cho lò quay, kiểm tra nắp lò xem có bị xì hở không. Nếu có xì hở mở nắp lò ra tiến hành thực hiện lại bước đóng nắp lò. Mở van cấp hơi nước trực tiếp vào lò nấu keo, khi áp suất lò đạt 10 kg/cm2 ngưng gia nhiệt bằng cách khóa chặt van. Tiếp tục quay lò, áp suất trong nồi sẽ tăng đến khoảng 13 kg/cm2. Cứ quay lò để áp suất giảm giảm dần, lò quay tối thiểu là 6h. Khi áp suất giảm đến 10 kg/cm2 thì ngừng quay lò. Đến khi áp suất trong lò hạ xuống khoảng 3 kg/cm2 thì dùng bơm cấp thêm nước và tiến hành xả keo về hồ D903 và D904. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Ngày nay trong bất kì lĩnh vực nào của đời sống, ta đều gặp các sản phẩm có nguồn gốc từ hóa học. Chính vì thế, công nghiệp sản xuất hóa chất luôn đóng vai trò to lớn đối với các nghành công nghiệp khác, góp phần vào sự phát triển chung của nền kinh tế đất nước. Nhà máy hóa chất Biên Hòa là một trong những đơn vị dẫn đầu trong lĩnh vực sản xuất hóa chất cơ bản. Các sản phẩm của nhà máy đều có tính ứng dụng cao: xút, acid clohiric, clo, javen… được sử dụng rông rãi trong các nghành sản xuất chất hoạt động bề mặt, thực phẩm, mỹ phẩm, xử lý nước, tổng hợp hữu cơ, hóa dầu... Qua thời gian thực tập tại nhà máy chúng em thấy Nhà máy có công nghệ sản xuất tiên tiến, trang thiết bị hiện đại, nguyên liệu được sử dụng triệt để, sản phẩm có chất lượng tốt, năng xuất cao. Công nghệ sạch đảm bảo an toàn cho người lao động và hạn chế ô nhiễm môi trường. Toàn bộ dây chuyền nhà máy được hiệu chỉnh tối ưu thông qua hệ thống điều khiển tự động. Một số công đoạn được tự động hóa hoàn toàn. Đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, công nhân có tay nghề cao. Nhà máy có cơ chế tổ chức, quản lý, điều hành chặt chẽ, khoa học luôn đảm bảo cho người lao động được quan tâm đúng mức. Hiện nay, khi khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nhu cầu khách hàng ngày càng cao và đa dạng, nhà máy cần những cải tiến kỹ thuật, sử dụng triệt để các nguồn lực để nâng cao năng lực sản xuất. Cuối cùng, một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn nhà máy đã tạo điều kiện để chúng em hoàn thành tốt đợt thực tập này.