QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XÚT 1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XÚT (CÔNG TY TNHH MTV HÓA CHẤT CƠ BẢN MIỀN NAM) Nhà máy Hóa chất Biên Hòa, KCN Biên Hòa I, TP Biên Hòa, Tỉnh Đồng Nai thuộc Công ty TNHH MTV hóa chất Miền Nam có công suất sản xuất xút 30.000 tấn/năm, đó: - Sản xuất dung dịch NaOH (quy 100%): 30.000 tấn/năm - Axít HCl (32%): 75.000 tấn/năm Các sản phẩm khác Silicat sản phẩm gốc clo Quy trình công nghệ sản xuất 1.1 Phương án sản xuất a) Phương án sản xuất xút Phương pháp sản xuất xút (NaOH) theo phương pháp điện phân dung dịch NaCl thùng điện phân có màng trao đổi ion, Catod Niken hoạt hóa Anode Titan hoạt hóa Quá trình điện phân xảy theo phương trình sau: b) Phương án sản xuất clo lỏng Sản xuất clo lỏng từ Clo trình điện phân, tách ẩm axít Sulphuric (H2SO4), sau nén lên áp suất cao (2-3 bar) làm lạnh xuống nhiệt độ thích hợp (từ -15OC đến -20OC) Khí Clo hóa lỏng bảo quản bình chịu áp lực nhiệt độ bình thường c) Phương án sản xuất axít HCl Dung dịch axít HCl 32% sản xuất đốt Cl H2 tháp tổng hợp vật liệu cácbon, sau dùng nước vô khoáng để hấp thu HCl sinh tạo thành dung dịch axít HCl Phương trình phản ứng sau: Khí Clo sinh hấp thu nước vô khoáng, tạo thành dung dịch HCl: 1.2 Quy trình công nghệ dây chuyền điện phân sản xuất xút Dây chuyền điện phân gồm công đoạn sản xuấtc hính là: Công đoạn xử lý nước muối sơ cấp, công đoạn xử lý nước muối thứ cấp, công đoạn điện phân, công đoạn xử lý nước muối nghèo, công đoạn điều dung xút công đoạn đeều dụng khí 2 Clo Hydro Sơ đồ quy trình côgn nghệ sản xuất xút trình bày hình sau: Nước muối Thiết bị trao đổi nhiệt nước muối Bình điện phân NaOH Catholyte Khí H2 Cl2 Bồn chứa Catholyte Bơm tuần hoàn dung dịch catholyte NaOH NaOH Thành phẩm Thiết bị trao đổi nhiệt Catholyte Bồn trộn NaOH với nước vô khoáng Hình : Sơ đồ quy trình công nghệ điện phân Thuyết minh quy trình côgn nghệ: a) Công đoạn xử lý nước muối sơ cấp thứ cấp Nguyên liệu muối từ kho chứa đưa vào thiết bị hòa tan băng tải Nước muối từ lên, qua cột muối đạt nồng độ bão hòa 310 g/l, tiếp ion Ca 2+, Mg2+, SO42- có ảnh hưởng xấu đến trình điện phân, phản ứng kết tủa với Na2CO3, BaCl2, NaOH theo phản ứng: 3 Kết tủa với cặn tạp chất không tan tách khỏi nước muối nhờ thiết bị lắng Sau lắng trong, nước muối đưa tới khâu xử lý nước muối thứ cấp Tại đây, cặn không tan sót lại sau trình lắng tách loại sau qua thiết bị lọc nến, sử dụng chất trợ lọc xenlulo Sau đó, nước muối trung hòa, gia nhiệt khử ion hòa tan Ca 2+, Mg2+, Al3+… lại dung dịch dạng vết (ppm) nhờ cột trao đổi ion Nước muối sau khỏi cột trao đổi ion có độ tinh khiết cao đưa vào thùng cao vị nước muối trước cấp vào thùng điện giải b) Công đoạn điện phân Hệ thống điện phân hoạt động theo công nghệ màng trao đổi ion Thùng điện phân hữu sử dụng 02 kiểu thùng: Thùng lượng cực (biophar element) 36 DD 350 từ năm 1996 kiểu thùng đơn (single element) BM 2.7 từ năm 2005 hãng UHDENORA ITALY chế tạo Mỗi thùng lưỡng cực gồm 36 ngăn lưỡng cực, mặt anod Catod, ngăn lưỡng cực lắp nối tiếp giống thiết bị lọc ép Giữa ngăn, màng trao đổi ion phân chia 02 gian Anod Catod thành 02 phần riêng biệt Thùng đơn cấu thành 34 ngăn (cell) riêng biệt, ngăn có thành phần điện phân đầy đủ gồm anod, Catod, màng trao đổi ion, không gian Anod Catod Các ngăn riêng biệt kết nối, xiết chặt vào giằng (tie – rod) Một hệ thống đường ống phân phối nước muối vào ngăn Anod, nước vô khoáng vào ngăn Catod Dưới tác dụng dòng chiều, ion Na + di chuyển qua màng, kết hợp với ion OH- NaOH, ion Cl- phóng điện điện cực Anod tạo thành khí Cl2, ion H+ phóng điện bề mặt Catod tạo thành khí H2 Phản ứng điện phân diễn sau: 4 Một hệ thống tuần hoàn giúp cho nồng độ dung dịch xút khỏi đạt nồng độ 32% NaOH, nước muối khỏi bình nồng độ 220 g/l gọi nước muối nghèo, đưa tới công đoạn để xử lý c) Công đoạn xử lý nước muối nghèo Trong trình điện phân đồng thời với phản ứng tạo thành sản phẩm xút, khí Clo Hydro xảy số phản ứng phụ tạo ion không mong muốn ClO-, ClO3- Các ion tồn nước muối nghèo khỏi thùng điện phân có hại trình tái bão hòa nước muối, cần phải xử lý theo bước sau đây: Dùng axít HCl phân hủy ClO3-, ClO- thành Cl2: Khí Cl2 tách khỏi dung dịch nước muối cách giảm áp suất riêng phần bề mặt dung dịch tháp đệm làm việc áp suất chân không Cột than hoạt tính (hoặc dung dịch Natri Sunfit 10% Na 2SO3) loại bỏ hoàn toàn lượng Cl2 sót lại nước muối theo phản ứng d) Công đoạn điều dụng xút Dung dịch xút nồng độ 32% NaOH sau khỏi thùng điện phân đưa tới thùng chứa trung gian, từ thùng chứa này, phần chủ yếu bơm kho chứa thành phẩm, phần cung cấp cho nơi để sản xuất xút 45%, 50%, sử dụng nội bộ,… ra, có hệ thống bồn chứa, bơm, giải nhiệt làm nguội để cung cấp xút loãng khởi động lại dây chuyền e) Công đoạn điều dụng khí Clo Hydro 5 Khí Clo hydro khỏi thùng điện phân làm nguội, điều chỉnh áp suất thích hợp bảo đảm cho hệ thống làm việc áp suất âm clo dương Hydro Quạt đẩy đưa Clo đến dây chuyền sản xuất sản phẩm gốc Clo 1.3 Quy trình công nghệ sản xuất axít HCl Sơ đồ quy trình công nghệ tổng hợp axít HCl trình bày sau: Hơi nước Thiết bị ngưng Tháp tụ hấp thụ HCl Tháp tổng Hệ thống HCl khí thừa hợp, hấp thu Hệ thống HCl axít HCl thành phẩm Khí Hydro Khí Nitơ Khí Clo Hình : Sơ đồ quy trình công nghệ tổng hợp axít HCl 6 Khí Cl2, H2 sau khỏi thùng điện phân có nhiệt độ khoảng 85 OC bão hòa nước làm nguội xuống 35 OC, tách phần hàm ẩm trước qua công đoạn tổng hợp HCl (một phần khí Cl2 đưa qua công đoạn hóa lỏng Cl2) Hệ thống tổng hợp HCl gồm 02 công đoạn chủ yếu: - Giai đoạn đốt cháy hỗn hợp khí Cl2, H2 tạo HCl - Công đoạn hấp thu HCl nước vô khoáng dung dịch axít loãng tạo dung dịch sản phẩm HCl 32% Ngoài ra, công đoạn hấp thu khí dư tạo dung dịch axít loãng tuần hoàn trở lại hệ thống Hệ thống sử dụng ejector đẻ tạo chân không đưa hỗn hợp khí H Cl2 vào tháp tổng hợp Sản phẩm axít HCl có nồng độ thay đổi từ 32 – 35% HCl tùy theo yêu cầu sử dụng, nhiệt độ khoảng 40 -45OC bơm vào bồn thành phẩm Danh mục máy móc, thiết bị Bảng 2:Danh mục máy móc thiết bị STT Tên máy móc, thiết bị Đặc tính kỹ thuật Số Xuấ lượn t xứ g I Công đoạn điện phân Thùng điện phân màng trao - 34 ngăn điện cực đổi ion kiểu đơn cực - tải 13 KA Nhậ p - Khung đỡ, thiết bị ép ngăn điện Vật liệu CS/Cu Ngăn điện cực Anod, Catod, Anod-tian, Catot –niken, 68 màng trao đổi ion đệm kín garket-PTFE; cực hệ dẫn ngăn - 7 - Ống nối mền Đường ống Mật độ dòng: ô,ô KA/m2 Vật liệu PTFE Nước muối: PP/FRP 1bộ Dịch Anod: FPR Xút: PP Dụng cụ đo lường chỗ Phụ tùng cho phòng điện phân Dịch catot: PP/FPR Đo nhiệt độ đo áp suất Nhậ p Hệ thống giám sát hiệu điện Trạm kết nối cầu chì ngăn cho 68 ngăn điện trở 02 cầu Thiết bị giám sát PLC Bộ khuếch đại cách ly Hiển thị điện kế zero dòng Hệ thống điện cho 68 ngăn Hộp kết nối chỗ gồm trạm cầu trì nối với cáp tín hiệu ngăn đơn, đặt gần bình điện Bộ vận hành an toàn cho bình phân Thủy tinh Plexi điện phân Hệ thống hoàn dịch Catot bộ Nhậ p Thiết bị trao đổi nhiệt dịch Kiểu tấm; 362 kW; vật catot Phòng bảo trì bình điện phân liệu Niken Nhậ p Mỡ bôi trơn Molycote BR2 Hệ thống đo lường điều khiển kg Nhậ 8 p Hệ thống giám sát điều khiển trung tâm Dụng cụ đo lường điều khiển gắn trường Hệ thống đường ống van Tủ điều khiển PLC, thiết bị giám sát từ xa, điều khiển, truyền tín hiệu … van điều khiển on – off, tủ điều khiển cho hệ thống lọc nước muối Áp kế, lưu lượng kế, đo mức, đo nhiệt độ bộ 01 Nhậ p II 01 Công đoạn nước muối Xử lý Clo Clorat nước muối Tháp khử Clo, đệm Đệm V = 1,2 m3, Φ800xH2.100; vật liệu: p Titan, đặt đứng V = 0,5 m3, vật liệu Nhậ PVDF Bơm dịch Anolyte 02 p Q = 40 m /h; H = 40 m Nhậ H2O; N = 7,5, vật liệu p Titan Bão hòa xử lý nước muối sơ cấp Bơm nước muối sơ cấp 03 Nhậ Lọc nước muối Bồn chứa có khuấy trộn Q = 50 m3/h; H = 40 m Nhậ H2O; N = 7,5, vật liệu p Titan V = m3, Φ 1000 x Nhậ H1.200; vật liệu : p PVC+FRP, đặt đứng Khuấy trộn kiểu tuốc 9 bin/bánh răng, cánh khuấy, tốc độ n = 60 Bồn trợ lọc có khuấy trộn vòng/phút, N=1,1kW V = m3, Φ 1200 x Nhậ H1.600; vật liệu : p PVC+FRP, hình trụ, đặt đứng Khuấy trộn kiểu tuốc bin/bánh răng, cánh khuấy, tốc độ n = 60 Thiết bị lọc nước muối vòng/phút, N=1,5kW Kiểu lọc nến, V = 7m3; Φ Nhậ 1400 x H4.800; vật liệu: p Thép lót cao su Bộ lọc vật liệu than graphít, Bơm lớp phủ cho thiết bị lọc Bồn ổn áp khí nén 04 Tinh chế muối Thiết bị gia nhiệt nước muối Cột trao đổi ion F = 21m3; Bơm ly tấm, 60 m3/h, H = Nhậ 25m.c.l – 7,5 kW, vật p liệu: AISI 316/PTFE m3; Φ 900 x H1.500; Nhậ vật liệu: Thép bon, p hình trụ, đứng Kiểu tấm, 650 kW, vật Nhậ liệu: Titan/Pd p V = 4m3; Φ 900 x Nhậ H1.500; vật liệu: Thép lót p cao su Nhựa trao đổi ion 1,75 m3 Các lọc nước muối vật liệu 10 10 05 Bộ trộn NaOH nước vô PP/Hastelloy C Kiểu tĩnh, ND 50, 11 khoáng m3/h, vật liệu AISI 316 p Bộ trộn axit HCl nước vô Kiểu tĩnh, ND 50, Q = Nhậ khoáng 7m3/h, vật liệu p FRP/PVDF Nước muối cấp Thiết bị trao đổi nhiệt nước Kiểu tấm, 409 kW, vật muối liệu Titan/Pd 1 Nhậ Nhậ p III Hệ thống axít Tháp tổng hợp hấp thu HCl Thiết bị hình trụ, đặt đứng, Φ1250 x H18.300 Tháp hấp thụ khí thừa Thiết bị ngưng tụ HCl Thiết bị hình trụ, đặt đứng, Φ510 x H5.500 Thiết bị hình trụ, đặt đứng, Φ510 x H5.500 Nhậ p Nhậ p Nhậ p IV Các thiết bị phụ trợ khác Tháp giải nhiệt nước cooling Thiết bị làm nguội nước, tower kiểu tháp đệm, lưu lượng: tron 6700 l/p g Kiểu ly tấm, trục ngang, nước Mua Bơm nước làm nguội Máy phát điện 2 Mua Q = 400 m3/h; H = 30m tron H2O, 56kW, vật liệu thép g cácbon Công suất 1.000 kVA, nước Mua 220/380V, pha, 50Hz, tron 1500 vòng/phút g 11 11 Biến động thực tế Công suất 2.000 kVA, 22/0,4kV, pha nước Mua tron g nước Nguyên, nhiên, vật liệu Định mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu sản phẩm trình bày bảng sau: Bảng 3: Định mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu cho sản phẩm STT I Nguyên liệu Định mức tiêu hao cho xút qui II 100% NaOH Muối nguyên liệu 98% Xút-NaOH 31,5% Soda-Na2CO3, 98% Axít-HCl 31,5% Bari Clorua- BaCl2 100% Natri Sulfit Na2SO3 100% Chất trợ lắng Nhựa trao đổi ion Than hoạt tính Nước vô khoáng Nước thủy cục Màng menbrane Nitơ khí Dầu FO Điện Định mức tiêu hao cho xút 32% NaOH Muối nguyên liệu 98% Xút-NaOH 31,5% Soda-Na2CO3, 98% Axít-HCl 31,5% Bari Clorua- BaCl2 100% Natri Sulfit Na2SO3 100% Đơn vị kg kg kg kg kg kg kg Định mức KWh 1.700 150 105 1,6 0,01 0,05 0,32 0,013 0,42 72 2.463 kg kg kg kg kg kg 544 48 2,24 33,6 2,56 0,512 lít kg m3 m3 m3 m3 Lít 12 12 III IV Chất trợ lắng Nhựa trao đổi ion Than hoạt tính Nước vô khoáng Nước thủy cục Màng menbrane Nitơ khí Dầu FO Điện Định mức tiêu hao cho Clo lỏng Clo khí Axít H2SO4 97% Freon Điện Định mức tiêu hao cho axít HCl 32% Clo khí Nitơ khí Dầu FO Điện Nước thủy cục Nước vô khoáng kg lít kg m3 m3 m3 m3 Lít KWh kg kg kg 0,03 0,016 0,102 0,64 1,92 0,004 0,134 23,04 788,16 KWh 1.050 60 0,1 460 Kg m3 Lít KWh m3 m3 325 ,06 1,2 35 1,5 0,8 13 13 [...]... 3 pha nước Mua tron g nước 4 Nguyên, nhiên, vật liệu Định mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu và các sản phẩm được trình bày trong bảng sau: Bảng 3: Định mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu cho 1 tấn sản phẩm STT I Nguyên liệu Định mức tiêu hao cho 1 tấn xút qui II về 100% NaOH Muối nguyên liệu 98% Xút- NaOH 31,5% Soda-Na2CO3, 98% Axít-HCl 31,5% Bari Clorua- BaCl2 100% Natri Sulfit Na2SO3 100% Chất trợ... Clorua- BaCl2 100% Natri Sulfit Na2SO3 100% Chất trợ lắng Nhựa trao đổi ion Than hoạt tính Nước vô khoáng Nước thủy cục Màng menbrane Nitơ khí Dầu FO Điện Định mức tiêu hao cho 1 tấn xút 32% NaOH Muối nguyên liệu 98% Xút- NaOH 31,5% Soda-Na2CO3, 98% Axít-HCl 31,5% Bari Clorua- BaCl2 100% Natri Sulfit Na2SO3 100% Đơn vị kg kg kg kg kg kg kg Định mức KWh 1.700 150 7 105 8 1,6 0,01 0,05 0,32 2 6 0,013 0,42...05 Bộ trộn NaOH và nước vô PP/Hastelloy C Kiểu tĩnh, ND 50, 11 khoáng m3/h, vật liệu AISI 316 p Bộ trộn axit HCl và nước vô Kiểu tĩnh, ND 50, Q = khẩu Nhậ khoáng 7m3/h, vật liệu p FRP/PVDF khẩu Nước muối cấp Thiết ... suất sản xuất xút 30.000 tấn/năm, đó: - Sản xuất dung dịch NaOH (quy 100%): 30.000 tấn/năm - Axít HCl (32%): 75.000 tấn/năm Các sản phẩm khác Silicat sản phẩm gốc clo Quy trình công nghệ sản xuất. .. dương Hydro Quạt đẩy đưa Clo đến dây chuyền sản xuất sản phẩm gốc Clo 1.3 Quy trình công nghệ sản xuất axít HCl Sơ đồ quy trình công nghệ tổng hợp axít HCl trình bày sau: Hơi nước Thiết bị ngưng Tháp... Silicat sản phẩm gốc clo Quy trình công nghệ sản xuất 1.1 Phương án sản xuất a) Phương án sản xuất xút Phương pháp sản xuất xút (NaOH) theo phương pháp điện phân dung dịch NaCl thùng điện phân có