Thiết kế phân xưởng sản xuất axit sunfuric năng suất 60.000 tấn trên năm, nguyên liệu quặng pyrit

Từ lâu loài người đã biết đến axit sunfuric, từ thế kỷ X người ta đã điều trế axit sunfuric bằng cách chưng cất sunfat sát ở nhiệt độ cao sẽ thu được SO2 và SO3. Sau khi làm lạnh hỗn hợp khí SO2 và SO3 cùng với hơi nước sẽ tạo thành H2SO4, nhưng phương pháp này có năng suất thấp, giá thành cao. Đến cuối thế kỷ XV người ta đốt Lưu huỳnh và Diêm tiêu có thấm nước để điều chế axit sunfuric cho y học. Năm 1740 nhà máy sản xuất axit sunfuric được xây dựng ở Anh. Nguyên tắc sản xuất, đốt Lưu huỳnh và Muối nitrat trong các bình kim loại sau đó hấp thụ khí bay ra bằng nước trong bình thuỷ tính. Năm 1796 người ta thay thế bình thuỷ tinh bằng phương pháp phòng chì. Quá trình sản xuất gián đoạn, ôxit Nitơ thải ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường. Đầu thế kỷ XIX bắt đầu đốt Lưu huỳnh trong các lò riêng, còn các ôxit Nitơ điều trế bằng cách dùng axit sunfuric phân huỷ các muối Nitơrat và người ta đặt một số tháp ở trước phòng chì để tách một số ôxit Nitơ hoà tan trong một số sản phẩm và đặt một số tháp sau phòng chì để hấp thụ ôxit Nitơ bay theo khí thải. Do đó, tăng được năng suất và giảm giá thành sản phẩm. Đầu thế kỷ XX người ta dùng tháp đệm thay các phòng chì. Từ đó, phương pháp tháp được hình thành có năng suất lớn hơn nhiều so với phương pháp phòng trì. Nhưng phương pháp này chỉ điều chế được axit sunfuric có nồng độ 75% và độ tinh khiết của sản phẩm không cao.

Song song với phương pháp tháp năm 1931 P.Filit (người Anh) đề nghị ôxi hoá SO2 trực tiếp trên xúc tác Pt bằng ôxi không khí. Từ đó hình thành phương pháp tiếp xúc. Trong các công trình nghiên cứu, quá trình ôxi hoá SO2 thành SO3 có tiến hành trên các xúc tác như ôxit sắt, ôxit đồng …

Đến cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX người ta đã có biện pháp khắc phục xúc tác ngộ độc thì phương pháp tiếp xúc dùng để sản xuất axit sunfuric ngày càng tăng lên không ngừng, ưu điểm của phương pháp này: Sản phẩm tinh khiết, có nồng độ cao. Có thể sản suất được SO3 lỏng và ôleum, năng suất sản xuất lớn nhưng giá thành cao vì tồn tại hệ thống tinh chế khí.

Axit sunfuric là một axit vô cơ mạnh , được sử dụng rộng rãi . nghành phân bón hoá học tiêu thụ nhiều axit nhất . để sản xuất một tấn P2O5 hữu hiệu trong phân bón cần 1,9 – 2,5 tấn axit, một tấn amôn sunfat cần 0,75 tấn axit sunfuric. Axit sunfuric được dùng để sản xuất nhiều loại muối sunfat, một số axit vô cơ như : axit photphoric, axit boric , axit flohidric, một số bột màu vô cơ, sơn hữu cơ, sợi visco, tinh chế sản phẩm dầu mỏ, chất nổ, tẩy gỉ kim loại, trong luyện một số kim loại như nhôm, magiê, đồng , coban. Niken, vàng …

Ở nước ta, trong kháng chiến chống Pháp ông Phạm Đình Aí cùng một số người đã tổ chức sản xuất axit saunfuric quy mô nhỏ theo phương pháp phòng chì. Năm 1962 xưởng axit sufuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ pirit công suất 40000 tấn /năm ở Lâm Thao bắt đầu hoạt động. trong những năm 60 và 70 hai xưởng axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S đã được xây dựng ở Tân Bình và Thủ Đức. tiếp đó là xưởng axit sunfuric 40000 tấn/năm của nhà máy supephotphat long thành. Tới năm 1992 tổng công suất của các xưởng axit sunfuric ở nước ta là 240000 tấn/năm. Hiện nay chỉ riêng nhà máy supephotphat và hoá chất Lâm Thao cũng có tới ba dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S với công suât lên tới 240000 tấn /năm.

Khai thác hết công suất thiết kế, cải tiến những mắt xích yếu trong dây chuyền công nghệ đẻ đưa năng suất lên cao thiết kế, giảm tiêu hao vật chất và chi phí quản lí cho một tấn sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế, cải thiện điều kiện lao động và môi trường là những yêu cầu cần thiết đối với những người quản lí vận hành các dây chuyền sản xuất axit sunfuric ở nước ta hiện nay. những nhiệm vụ sáng tạo trên đòi hỏi phải nắm vững bản chất các lí thuyết và những thành tựu mới nhất của công nghệ, thiết bị sản xuất axit sunfuric.

Lịch sử phát triển của axit sunfuric…………………….…….…………3

PHẦN MỘT

CƠ SỞ HOÁ LÝ.

I. NHŨNG KHÁI NIỆM CHUNG

1. Khái niệm chung………………………….………….……...…………5

2. Vài tính chất của axit và ôlêum…………..………………....………….5

3. Tính chất của SO2 và SO3 ……………….………………...….……….9

4. Bảo quản và vận chuyển axit……..……………………… ..….…….10

5. Vật liệu chế tạo thiết bị……………………………………..……...…10

II. CƠ SỞ HOÁ LÝ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT H2SO4.

1. Chế tạo khí SO2……………….……………………….………………11

2. Tinh chế khí……………..…………………………………...…….….12

3. Qúa trình ôxi hoá SO2 trên xúc tác V2O5…………………...………....13

4. Qúa trình hấp thụ………………………………………………………19

PHẦN HAI

CHỌN VÀ BIỆN LUẬN DÂY TRUYỀN - THIẾT BỊ

TOÀN PHÂN XƯỞNG

I. Lựa chọn dây chuyền công nghệ……………….... ……………….……22.

II. Chọn các thiết bị trong dây chuyền sản xuât……………………….…...23

III. Thuyết minh dây truyền sản xuất. ……………………………….…….26

PHẦN BA

TÍNH CÂN BẰNG CHẤT

TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT TOÀN HỆ THỐNG

I. Lò lớp sôi đốt pyrit……………..……………………………...….……28

II. Nồi hơi nhiệt thừa………..……………………………………….……34

III. Cyclon…..……………………………………………………..……....36

IV. Lọc điện khô…...……………………………………………..……….38

V. Tháp rửa I………………...………………………………….……….41

VI. Tháp rửa II………………….……………………………….……….47

VII. Lọc điện ướt I……….……………………………………….………52

VIII. Tháp tăng ẩm……………………….……………………….………55

IX. Lọc điện ướt II…………..…………….……………………..……….60

X. Bổ xung không khí……..……………….……………………..……….62

XI.Tháp sấy khí..….………………………….…………………..………..65

XII. Tháp tiếp xúc ………………………….…………………………….68

XIV.Tháp hấp thụ ôlêum………..………………….………….…………82

XIV. Tháp hấp thụ mônô hydrat………….……….………….…………..86

PHẦN IV

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

I. Lò đốt quặng lớp sôi………………….…………………….…………90

II. Nồi hơi nhiệt thừa………………………………………….………….94

III. Tháp sấy……..………………………………….………….…………97

IV. Tháp chuyển hoá SO2 …………..………….………………………102

IV. Tháp hấp thụ ôlêum………..…………………...……………………117

V. Tháp hấp thụ mônô hydrat……………………..……………………..123

VI. Tính toán , chọn thiết bị phụ…………………………….…………...128

PHẦN V

TÍNH TOÁN KINH TẾ

I.Xác định chế độ làm việc của nhà máy………………………………..134

II. Tính toán nhu cầu về điện……………………………………………134

III. Tính toán nhu cầu về nước ………………………………………….136

IV. Tính giá thành sản phẩm ……………………………………………138

PHẦN VI

PHẦN XÂY DỰNG

LINK DOWNLOAD