Đồ án Thiết kế lò đốt thu hồi cho nhà máy bột sunfat gỗ cứng, năng suất 220.000 tấn bột khô gió/năm

Giấy và các sản phẩm từ giấy đóng một vai trò rất quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người, đặc biệt trong xã hội văn minh giấy không thể thiếu được, nó là một trong những vật dụng gần gũi nhất với mỗi người. Giấy ngoài việc sử dụng làm phương tiện lưu trữ và phổ biến thông tin, nó còn được dùng rộng rãi để bao gói, làm vật liệu xây dựng, vật liệu cách điện. Với đà phát triển nhanh của khoa học công nghệ hiện nay, giấy ngày càng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mới. Có thể nói sự tiến bộ của mỗi quốc gia, sự văn minh của loài người luôn gắn chặt với sự phát triển của ngành sản xuất giấy, tức là không thể tách rời một nền văn minh với sự đa dạng về chủng loại các sản phẩm giấy chất lượng cao cùng với sự ứng dụng không giới hạn của chúng. Hơn thế nữa, hoàn toàn có thể lấy năng suất giấy, khối lượng tiêu thụ giấy để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia hay của toàn xã hội. Ở nước ta, ngành giấy cũng được chính phủ đặc biệt chú ý và đầu tư phát triển. Nếu như năm 2000, sản lượng giấy đạt 215.000 tấn thì năm 2010, mục tiêu đạt 1.015.000 tấn. Sản lượng bột giấy trong nhiều năm qua luôn tăng nhanh, dó là một tín hiệu đáng mừng, Tuy nhiên, việc phát triển công nghiệp giấy kèm theo đó có nhiều vấn đề lớn đặt ra, đó là xây dựng nhà máy giấy có hệ thống thu hồi và xử lý dịch nấu. Vì dịch nấu nếu không thu hồi mà thải ra môi trường, không những gây mất mát hóa chất nấu dẫn đến không có hiệu quả kinh tế cao, còn gây ô nhiễm môi trường. Ở nước ta, chỉ có duy nhất nhà máy giấy Bãi Bằng là có hệ thống thu hồi hóa chất, còn lại các nhà máy khác đều thải trược tiếp dịch nấu ra ngoài môi trường, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. Trong hoàn cảnh hiện nay, vấn đề môi trường lại là một vấn đề rất “nóng”, vì thế khi thiết kế một nhà máy sản xuất bột giấy và giấy, việc tính toán thiết kế hệ thống thu hồi hóa chất là một việc thiết yếu.

docx39 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 15/05/2013 | Lượt xem: 2149 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế lò đốt thu hồi cho nhà máy bột sunfat gỗ cứng, năng suất 220.000 tấn bột khô gió/năm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC MỤC LỤC 3 ĐẶT VẤN ĐỀ 4 Phần I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 1.1 Mục đích của quá trình thu hồi hóa chất. 5 1.2 Quá Trình thu hồi hóa chất trong nhà máy sản xuất bột sunphat. 5 Phần II: LẬP LUẬN CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 14 2.1 Lập luận chọn sơ đồ công nghệ đốt dịch đen 14 2.2 Chọn sơ đồ công nghệ. 16 Phần III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NHIỆT LƯỢNG 18 3.1 Tính cân bằng vật chất. 18 3.2 Tính cân bằng nhiệt lượng 31 Phần IV: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH 36 4.1 Thiết bị chính. 36 4.2 Thiết bị phụ. 37 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 ĐẶT VẤN ĐỀ Giấy và các sản phẩm từ giấy đóng một vai trò rất quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người, đặc biệt trong xã hội văn minh giấy không thể thiếu được, nó là một trong những vật dụng gần gũi nhất với mỗi người. Giấy ngoài việc sử dụng làm phương tiện lưu trữ và phổ biến thông tin, nó còn được dùng rộng rãi để bao gói, làm vật liệu xây dựng, vật liệu cách điện... Với đà phát triển nhanh của khoa học công nghệ hiện nay, giấy ngày càng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mới. Có thể nói sự tiến bộ của mỗi quốc gia, sự văn minh của loài người luôn gắn chặt với sự phát triển của ngành sản xuất giấy, tức là không thể tách rời một nền văn minh với sự đa dạng về chủng loại các sản phẩm giấy chất lượng cao cùng với sự ứng dụng không giới hạn của chúng. Hơn thế nữa, hoàn toàn có thể lấy năng suất giấy, khối lượng tiêu thụ giấy để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia hay của toàn xã hội. Ở nước ta, ngành giấy cũng được chính phủ đặc biệt chú ý và đầu tư phát triển. Nếu như năm 2000, sản lượng giấy đạt 215.000 tấn thì năm 2010, mục tiêu đạt 1.015.000 tấn. Sản lượng bột giấy trong nhiều năm qua luôn tăng nhanh, dó là một tín hiệu đáng mừng, Tuy nhiên, việc phát triển công nghiệp giấy kèm theo đó có nhiều vấn đề lớn đặt ra, đó là xây dựng nhà máy giấy có hệ thống thu hồi và xử lý dịch nấu. Vì dịch nấu nếu không thu hồi mà thải ra môi trường, không những gây mất mát hóa chất nấu dẫn đến không có hiệu quả kinh tế cao, còn gây ô nhiễm môi trường. Ở nước ta, chỉ có duy nhất nhà máy giấy Bãi Bằng là có hệ thống thu hồi hóa chất, còn lại các nhà máy khác đều thải trược tiếp dịch nấu ra ngoài môi trường, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. Trong hoàn cảnh hiện nay, vấn đề môi trường lại là một vấn đề rất “nóng”, vì thế khi thiết kế một nhà máy sản xuất bột giấy và giấy, việc tính toán thiết kế hệ thống thu hồi hóa chất là một việc thiết yếu. Chính vì thế, trong giới hạn đồ án môn học của em, em chọn đề tài: Thiết kế lò đốt thu hồi cho nhà máy bột sunfat gỗ cứng, năng suất 220.000 tấn bột khô gió / năm. Phần I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Mục đích của quá trình thu hồi hóa chất. Thu hồi và tái sử dụng hóa chất trong sản xuất luôn là một trong những mối uan tâm hàng đầu của công nghiệp bột giấy và giấy. Giải quyết tốt được vấn đề này không những mang lại lợi ích lớn về kinh tế mà còn là giải pháp hiệu quả nhất hạn chế ảnh hưởng của sản xuất đến môi trường. Trong quá trình nấu bột, các thành phần của nguyên liệu hòa tan vào trong dịch nấu và tạo thành dịch đen, lượng dịch này tương đối lớn, đây chính là nguồn hóa chất có giá trị cao, có khả năng tái sử dụng được, đồng thời cũng là chất thải gây ô nhiễm cao nếu thải ra môi trường. Vì thế mục đích của quá trình thu hồi hóa chất là thu hồi và tái sử dụng, lại hóa chất nấu, đồng thời thu nhiệt năng khi đốt dịch tạo ra năng lượng phục vụ sản xuất, góp phần bảo vệ môi trường. Trên thế giới, vấn đề này đã được quan tâm và giải quyết một cách hiệu quả, tuy nhiên ở nước ta còn rất nhiều hạn chế, cả nước có duy nhất nhà máy giấy Bãi Bằng có hệt hống thu hồi hóa chất tương đối hiện đại, còn các nhà máy và cơ sở sản xuất bột vừa và nhỏ thì không có hệ thống thu hồi, gây ô nhiễm môi trường rất lớn. Vì vậy trước yêu cầu ngày càng khắt khe về bảo vệ môi trường, phát triển bền vững và tăng sức cạnh tranh trên thị trường của sản phẩm giấy, vấn đề thu hồi và sử dụng dịch đen đối với ngành công nghiệp bột giấy và giấy là rất lớn, trong tương lai sẽ quyết định tự tồn vong của doanh nghiệp. 1.2 Quá Trình thu hồi hóa chất trong nhà máy sản xuất bột sunphat. 1.2.1 Thành phần hóa học của dịch đen nấu sunfat. Dịch đen thu được trong quá trình nấu bột sunfat là một hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ, thành phần vô cùng phong phú. Các chất khô của dịch đen theo phương pháp nấu sunfat chứa 30 – 35 % các chất vô cơ và 65 – 70 % hợp chất hữu cơ. Các chất vô cơ chủ yếu là các chất cấu thành nên dịch trắng, còn dư chưa phản ứng hết trong quá trình nấu và thành phần tro của nguyên liêu ban đầu. Các chất vô cơ chính là nguồn hóa chất sẽ được thu hồi và tái sử dụng trong sản xuất. Các chất hữu cơ bao gồm sản phẩm tạo thành trong quá trình phân hủy và hòa tan các thành phần nguyên liệu như Lignin, Bột, Hemibột, Tinh bột, các chất chiết xuất… Trong quá trình chế biến dịch đen và thu hồi hóa chất, các chất hữu cơ là nguồn tạo ra nhiệt năng hoặc được chế biến thành các sản phẩm khác nhau. Thành phần hóa học của chất khô đặc trưng cho thành phần hóa học của dịch đen . Mỗi phương pháp nấu khác nhau sẽ cho dịch đen có thành phần khác nhau. Ngoài ra còn phụ thuộc vào chất lượng bột, dạng nguyên liệu, mức dùng hóa chất, tạp chất trong dịch trắng, hiệu suất nấu… Bảng 1.1 Thành phần hóa học của dịch đen nấu sunfat Chất, nhóm chất  Hàm lượng % so với bột KTĐ   Lignin  23.72   Lignin trích ly  3.94   Các axit dễ bay hơi (tính theo axit axetic)  10.53   Các chất tan trong etylic trong đó:  6.44   Các axit mạnh, andehit và xeton phenol  5.81   Các axit yếu và phenol  0.61   Các chất trung tính  0.02   Các chất tan trong nước trong đó:  18.59   Các muối axit  16.04   Các chất trung tính tan trong cồn etylic tuyệt đôi  2.13   Các oxi axit  0.42   Na2SO4  4.85   NaOH tự do  2.16   Na2S  0.34   Na2CO3  20.41   Các hợp chất hữu cơ chứa Natri (theo Na2CO3)  11.60   Al2O3, Fe2O3, SiO2, CaO,…  2.02   1.2.2 Tính chất của dịch đen Độ nhớt: liên hệ trực tiếp với độ lưu biến và hiệu suất chưng bốc của dịch, phụ thuộc vào nhiều yêu tố như dạng nguyên liệu, phương pháp nấu bột, nồng độ và nhiệt độ của dịch. Điểm sôi: cao hơn so với nước hay dung dịch kiềm có nồng độ tương đương. Khả năng sinh nhiệt: Là một trong những tính chất quan trọng. Trung bình khi đốt 1kg Lignin sinh ra một nhiệt lượng tương đương 25MJ, đối với Gluxit là 12MJ/kg. Nhiệt dung riêng: giảm khi nồng độ chất khô trong dung dịch tăng. Hầu như không phụ thuộc vào nhiệt độ (dưới 100 độ C). Khả năng tạo bọt: Cao do chứa lignin kiềm, các chất béo, chất nhựa, nhất là các muối của Na với axit hữu cơ. Chúng là các chất có hoạt tính bề mặt cao, gây bọt làm ảnh hưởng đến quá trình thu hồi. Tinh ăn mòn: Thấp ở nhiệt độ thường, rất cao ở nhiệt độ cao, vì khi chưng bốc, hơi thứ và nước ngưng chứa các a xit hữu cơ (HCOOH, CH3COOH) hay các chất chứa lưu huỳnh (H2S, H3SH). Tính kết dính: Cao do có chứa nhiều chất tồn tại ở thể keo, chủ yếu là các axit béo, axit nhựa liên kết với nhau. Một phần do tính kém bền của lignin kiềm. Các tính chất và thành phần của dịch đen ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thu hồi. 1.2.3 Sơ đồ công nghệ thu hồi hóa chất / Do những đặc điểm về thành phần và tính chất, dịch đen sunfat ở nhà máy sản xuất quy mô lớn và hiện đại được thu hồi và tái sử dụng hoàn toàn. Hiệu suất thu hồi với nấu gỗ có thể đạt tới 90 %. Đối với cây thân thảo hiệu suất thấp hơn, thường không quá 70 %. Thông thường một phần dịch đen được tái sử dụng ngay cho quá trình nấu như dùng để pha loãng dịch nấu, tẩm mảnh, phần còn lại được đưa đi thu hồi. Trước khi xử lí người ta còn có thể thu hồi một lượng hóa chất như dầu tallo, là hỗn hợp các chất chiết suất chủ yếu là Tecpen và Skipida, đây là các chất có giá trị kinh tế cao. / Thuyết minh: Quá trình gồm 5 giai đoạn GĐ1: Sử lý sơ bộ dịch đen : Mục đích của quá trình này là chuẩn bị cho quá trình chưng bốc và đốt dịch đạt hiệu quả cao. Dịch sẽ được làm sạch và tách các xơ sợi nhỏ, chất xà phòng, khử bọt bao gồm 4 công đoạn: 1- Loại cặn: Loại bỏ một lượng lớn xơ sợi nhỏ và tạp chất cơ học trong dịch. Do chúng làm giảm hiệu suất chưng bốc, kết bám trên đường ống và bề mặt trao đôi nhiệt của thiết bị chưng bốc. 2- Tách xà phòng: Xà phòng tạo ra nhiều bọt trong quá trình chưng bốc, không những làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt mà còn gây mất mát kiềm khi chưng. Việc loại bỏ xà phòng được thực hiện trong các bể chứa lớn, sử dụng các chất điện li như Na2SO4, NaCl, Na2CO3... hiệu quả loại bỏ cao nhất khi nồng độ dịch đen 25-35 %. 3- Oxi hóa dịch đen bằng không khí: Nhằm tránh phản ứng thủy phân của Na2S thành H2S, gây mất mát lưu huỳnh và tạo ra khí có mùi, có tính ăn mòn thiết bị cao. Việc oxi hóa dịch đen được tiến hành trong tháp oxi hóa dạng khí, màng hay loại xáo động. Tuy nhiên việc oxi hóa dịch đen cũng có nhược điểm là sau khi oxi hóa, hiệu quả sinh nhiệt của dịch đen giảm, kết bám thiết bị khi chưng bốc cho nên hiện nay ít được sử dụng. 4- Tách loại silic: Silic có mặt trong dịch đen gây nhiều ảnh hưởng cho quá trình thu hồi hóa chất bằng phương pháp đốt. Ví dụ như gây kết bám thiết bị chưng bốc, giảm khả năng sinh nhiệt của dịch, giảm hiệu suất kiềm hóa… Việc tách loại silic là cần thiêt. Phương pháp tách loại silic bao gồm: bổ xung kiềm, kết tủa và tách loại silic dưới dạng kết tủa. GĐ2: Chưng bốc dịch đen : Khi rửa bột, dịch đen được pha loãng từ 2 đến 3 lần. Dịch này được đưa đi thu hồi, hàm lượng chất khô chiếm 13 đến 17%. Dịch đen như trên không thể đốt ngay vì vậy cần phải cô đặc lại. Sau khi cô đặc, nồng độ dịch đen phải đạt từ 60 % trở lên lúc này mới có thể đốt. Các thiết bị chưng bốc chủ yếu được sử dụng là thiết bị chưng bốc màng dâng và màng rơi. Hình 1.1 sơ đồ công nghệ chưng bốc dịch đen / GĐ3: Đốt dịch: Sau khi chưng bốc, dịch đen được đưa vào khoang đốt của lò đốt thu hồi. Lò đốt thu hồi thực hiện 2 chức năng: + Thu hồi hóa chất sử dụng cho quá trình nấu và + Khai thác lượng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt. Lưu huỳnh và Natri được giải phóng từ các hợp chất trong dịch đen trong quá trình đốt. Sau đó chúng được chuyển hóa thành các hợp chất thích hợp và quay trở lại để phục vụ quá trình nấu, tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín. Đồng thời nhiệt sinh ra từ sự cháy của các hợp chất hữu cơ trong lò đốt được dùng để sản xuất hơi nước, vì thế lò đốt thu hồi cũng có chưng năng một nồi hơi. Trong thành phần chất khô của dịch đen sunfat có những hợp chất của lưu huỳnh dạng vô cơ và hữu cơ. Ngoài ra người ta còn bổ xung Na2SO4 vào dịch đen trước khi cho vào lò đốt để bù đắp lại phần kiềm đã bị mất mát trong quá trình sản xuất. Hình 1.2 các phản ứng diễn ra trong lò đốt thu hồi / Quá trình đốt dịch đen sunfat chia ra 3 giai đoạn xảy ra nối tiếp nhau. 1- Sấy khô kiềm 2- Nhiệt phân và than hoá chất khô hữu cơ, đồng thời xảy ra quá trình cacbonat hoá kiềm. 3- Cháy than và nóng chảy chất khô vô cơ đồng thời xảy ra quá trình khử natrisunfat. *Giai đoạn 1 Những phản ứng hoá học xảy ra ở giai đoạn thứ 1 – Giai đoạn sấy khô kiềm là những phản ứng giữa những thành phần trong dịch đen với khí lò. Trong thành phần của khí lò, ngoài khí CO2 còn có SO2, SO3 .Trong thành phần của dịch đen sunfat gồm có NaOHtự do Na2Stự do và những hợp chất của Na với các chất hữu cơ trong kiềm. Những thành phần trong khí lò và những thành phần chính trong kiềm tác dụng với nhau theo phản ứng. 2𝑁𝑎𝑂𝐻+𝐶 𝑂 2 𝑁 𝑎 2 𝐶 𝑂 3 + 𝐻 2 𝑂 2𝑁𝑎𝑂𝐻+𝑆 𝑂 2 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 3 + 𝐻 2 𝑂 2𝑁𝑎𝑂𝐻+𝑆 𝑂 3 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 4 + 𝐻 2 𝑂 2𝑁 𝑎 2 𝑆+𝑆 𝑂 2 + 𝑂 2 2𝑁 𝑎 2 𝑆 2 𝑂 3 𝑁 𝑎 2 𝑆+𝐶 𝑂 2 + 𝐻 2 𝑂 𝑁 𝑎 2 𝐶 𝑂 3 + 𝐻 2 𝑆 𝑁 𝑎 2 𝑆+𝑆 𝑂 3 + 𝐻 2 𝑂 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 4 + 𝐻 2 𝑆 2𝑅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎+𝑆 𝑂 2 + 𝐻 2 𝑂 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 3 +2𝑅𝐶𝑂𝑂𝐻 2𝑅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎+𝑆 𝑂 3 + 𝐻 2 𝑂 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 4 +2𝑅𝐶𝑂𝑂𝐻 Do những phản ứng trên, nên toàn bộ NaOHtự do và phần lớn Na2S được chuyển thành cacbonat, sunfit, sunfat, và thiosunfat. Ngoài ra sunfit và sunfat còn được sinh ra do phản ứng giữa SO2 và SO3 với những hợp chất của Na với các chất hữu cơ. *Giai đoạn 2. Ở giai đoạn thứ 2 - giai đoạn nhiệt phân và than hoá chất khô hữu cơ đồng thời xảy ra quá trình cácbonat hoá kiềm, tạo ra những hợp chất như metylic, phenol….ngoài ra còn tạo ra một lượng nhỏ những hợp chất của sunfua như H2S, (CH3)2S, CH3HS, ankyl sunfua và một số sản phẩm bay hơi khác. Phần lớn những sản phẩm này bị bốc cháy và cháy trong dòng khí nóng để sinh ra CO, CO2, H2, SO2 và SO3. Trong thành phần khí đi ra khỏi lò chỉ còn lại một lượng rất nhỏ sản phẩm cháy không hoàn toàn. Do những hợp chất của sunfua và đặc biệt là H2S cháy không triệt để khí lò có mùi rất đặc trưng. Giai đoạn 3: Đến đầu giai đoạn thứ 3 - giai đoạn cháy than, trong lò chỉ còn lại khoảng một nửa khối lượng Cacbon trong dịch đen ban đầu được chuyển về dạng than cốc. Trong số những hợp chất vô cơ còn lại sau khi nhiệt phân thì chủ yếu là Natri cacbonnat được sinh ra chủ yếu do quá trình phân huỷ và ôxi hoá những hợp chất hữu cơ với Natri. Ngoài ra Natri cacbonnat còn được sinh ra do quá trình cacbonat hoá NaOH tự do và Na2S có sẵn trong dịch đen ban đầu. Natri cacbonat và Natri sunfua có sẵn trong dịch đen ban đầu hoàn toàn không bị biến đổi trong giai đoạn đầu của quá trình đốt và cả lượng Natri sunfat bổ sung cũng không biến đổi ở giai đoạn này. Do quá trình phân huỷ những hợp chất hữu cơ mà trong thành phần của chúng có S và Na nên ở giai đoạn thứ hai có thể sinh ra thêm một lượng Natri sunfat mới và một số hợp chất của Lưu huỳnh như Na2S, Na2SO3… theo số liệu của Venhemark thì trong khi chưng khô (không có không khí) kiềm, lưu huỳnh trong chất khô sau khi chưng khô chủ yếu là Na2S. nếu như có một lượng không khí nào đó tức là trong điều kiện như khi đốt dịch đen thì ngoài Na2S còn có sunfit, sunfat và thiosunfat… tỷ khối các chất này phụ thuộc vào điều kiện nhiệt phân, nhiệt độ, khối lượng không khí cho vào lò đốt, ở điều kiện tối ưu thì trong quá trình nhiệt phân sẽ có tới 50% lưu huỳnh ở dạng hợp chất hữu cơ được chuyển về dạng hợp chất sunfua vô cơ. Ở giai đoạn thứ 3 sẽ xẩy ra quá trình cháy tăng tốc và nóng chảy các muối vô cơ còn lại. Trong quá trình đốt dịch đen, giai đoạn có tầm quan trọng đặc biệt đối với quá trình công nghệ là giai đoạn thứ 3 của qúa trình đốt. Giai đoạn này nhất thiết không thể thiếu được, bởi vì chỉ có trong kiềm nóng chảy (kiềm lỏng) mới hoàn toàn có đủ điều kiện để cho quá trình khử Na2SO4 xảy ra. Có phản ứng này mới có thêm NaOH, Na2S là hai thành phần của dịch nấu sunfat. Để cho than cốc được cháy hoàn toàn trong giai đoạn thứ 3 cần phải có một lượng không khí dư nhất định. Trong hệ thống lò đốt kiểu phun kiềm hiện nay, có 2 vùng thổi không khí vào lò đốt - vùng thứ nhất dùng để thổi một phần không khí trực tiếp và vùng cháy để đốt than cốc, vùng thứ 2 dùng để thổi không khí vào lò để đốt cháy những sản phẩm khí sinh ra do quá trình nhiệt phân, vùng này gọi là vùng thứ của lò, khối lượng không khí chung (theo lý thuyết) cần thiết để đốt cháy hoàn toàn những chất hữu cơ trong kiềm thành CO2, H2O, SO2. Phản ứng khử Na2SO4 và thành phần kiềm đỏ sunfat. Phản ứng chủ yếu xảy ra ở giai đoạn thứ 3 của quá trình đốt dịch đen sunfat là phản ứng khử Na2SO4 về Na2S bằng than cốc. Phản ứng khử Na2SO4 bằng than cốc có thể xảy ra theo những phản ứng sau: 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 4 +2𝐶 𝑁 𝑎 2 𝑆+2𝐶 𝑂 2 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 4 +4𝐶 𝑁 𝑎 2 𝑆+4𝐶 𝑂 𝑁 𝑎 2 𝑆 𝑂 4 +4𝐶𝑂 𝑁 𝑎 2 𝑆+4𝐶 𝑂 2 Hai phản ứng đầu là phản ứng của sunfat tác dụng trực tiếp với cacbon và là phản ứng thu nhiệt. Phản ứng thứ ba là phản ứng khử sunfat bằng cacbonoxit và là phản ứng toả nhiệt. Hiệu suất nhiệt của những phản ứng trên là kết qủa của 2 quá trình: quá trình khử sunfat, tức là chuyển sunfat về sunfua và quá trình oxi hoá cácbon bằng oxi sinh ra. Trong ba phản ứng trên thì phản ứng thứ nhất chủ yếu xảy ra trong quá trình khử sunfat. Bởi vì tổng của phản ứng thứ hai và phản ứng thứ ba là phản ứng thứ nhất. Tốc độ và trạng thái cân bằng của cả ba phản ứng trên đều phụ thuộc vào nhiệt độ. Nếu tăng nhiệt độ thì cân bằng của hai phản ứng đầu sẽ chuyển sang phải tức là về phía làm cho mức độ khử sunfat cao, còn cân bằng của phản ứng thứ ba thì ngược lại, tức là chuyển sang bên trái. Trong thực tế và trong cả nghiên cứu cho tấy rằng ở nhiệt độ gần 10000K tất cả ba phản ứng trên đều có cùng một hằng số cân bằng. GĐ4: Tái sử dụng hóa chất: Quá trình tái sử dụng hóa chất chủ yếu bao gồm xúa hòa và thu hồi vôi, mục đích là chuyển Na2CO3 thành NaOH. Dịch đỏ thu được khi đốt dịch đen được hòa với dịch trắng loãng thành dịch danh trong bể hòa dịch xanh. Sau đó đưa sang bể tôi vôi, sau khi tôi vôi, dịch xanh chuyển thành dịch trắng và được tách khỏi cặn vôi bằng hệt thống bể lắng. Cặn vôi thu được đem cô đặc lại và đưa sang hệ thống lò tôi vôi. Theo lý thuyết độ xút hóa có thể đạt 98-99%, tuy nhiên thực tế không đạt được như vậy bởi có nhiều yếu tổ ảnh hưởng. Với nồng độ dung dịch 64-124 g/l Na2CO3 thì độ xút hóa đạt hợp lý nhất. Phần II: LẬP LUẬN CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Lập luận chọn sơ đồ công nghệ đốt dịch đen Hiện nay có nhiều phương pháp thu hồi và tái sử dụng hóa chất như: Hệ thống thu hồi – xút hóa, Khí hóa Plasma, Xút hóa tự động… tuy nhiên phổ biến nhất là sử dụng hệ thống lò đốt thu hồi – xút hóa Phổ biến nhất hiện nay là hệ thống lò đốt kiểu phun. Hệ thống lò đốt kiểu phun chính là hệ thống nồi hơi, trong lò đốt của hệ thống này được đốt bằng một loại nhiên liệu thứ cấp – dịch đen với hàm kượng nước, hàm lượng tro khá cao. Trong hệ thống lò đốt này thực hiện hai chức năng: chức năng thứ nhất là sản xuất hơi đốt (chức năng về nhiệt); Chức năng thứ hai là tái sinh lại kiềm trong nhiên liệu là dịch đen (chức năng công nghệ). Hiện nay, cả hai chức năng này được kết hợp rất có hiệu quả. Hình 2.1 Lò đốt thu hồi kiểu phun / Năng suất hơi đốt của hệ thống lò đốt kiểu này đạt tới 60 – 70 tấn/giờ. Lượng hơi đốt này tương đương với đốt một lượng dịch đen khi sản xuất 300 – 350 tấn bột trong một ngày. Hiện nay người ta đã thiết kế và chế tạo hệ thống lò đốt kiểu phun kiềm với năng suất hơi là 100 – 120 tấn/h (500 – 600 tấn bột trong một ngày). áp suất hơi thu được trong lò đốt kiểu này đạt tới 60 – 70 at với nhiệt độ quá nhiệt là 450oC> Trong trường hợp đặc biệt có thể sản xuất được loại hơi đốt với áp suất 100 – 110 at với nhiệt độ quá nhiệt 480oC. Đa số các hãng chế tạo loại lò này đảm bảo chắc chắn rằng chỉ cần đặt một lò đốt với năng suất tương ứng với năng suất của nhà máy bột chứ không cần phải đặt thêm lò dự phòng mà vẫn đảm bảo đầy đủ sản lượng sản xuất của nhà máy bột. Bộ phận đốt của hệ thống chính là một lò có thiết diện hình vuông, chiều cao từ 10 – 18m. Thành lò và dưới đáy lò là một mạng lưới ống đốt hầu như phục vụ cho nồi hơi. Theo chiều cao của lò có thể chia ra 3 vùng – một vùng khử và một vùng oxi hoá, và một vùng khí (Sấy).Vùng khử chính là vùng mà trong đó được chất đầy bởi kiềm đỏ và cặn kiềm (khoảng cách giả thử là đến mép lớp vòi phun không khí thứ nhất); vùng khí (ở giữa lớp vòi phun thứ nhất và lớp vòi phun thứ hai). Đặc trưng của vùng khử là thiếu oxy và nhiệt độ tương đối cao. Vùng oxy hóa là vùng tính từ mép lớp vòi phun không khí thứ hai đến chùm ống đốt đầu tiên của nồi hơi. Hệ thống lò đốt kiểu phun kiềm hiện nay thường làm việc với lượng không khí dư khá thấp, khoảng 1,1 – 1,15, trong đó khối lượng không khí được thổi vào lò để đốt bằng một quạt gió chung. Trước khi thổi vào lò, không khí được đốt nóng sơ bộ, có thể trong thiết bị đốt nóng bằng khí nóng hoặc trong thiết bị đốt nóng bằng hơi đốt. Mạng lưới ống ở vùng oxy hoá thường để hở, còn mạng lưới ống ở vùng khử phải phủ kín bằng một lớp gang, trên bề mặt lớp gang được phủ bằng một lớp cách nhiệt bằng hồ Crôm dày gần 100mm hoặc có thể đơn giản có thể chỉ bằng một lớp hồ Crôm. Lớp cách nhiệt bằng hồ Crôm có tác dụng bảo vệ rất tốt về tác dụng của
Luận văn liên quan