Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada cho công đoạn sản xuất DAP của nhà máy hóa chất
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.42 MB, 97 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
ĐỖ THỊ LY
Họ và tên tác giả luận văn
Đỗ Thị Ly
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG
HÓA
TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
“Nghiên cứu thiết kế hệ thống SCADA cho công đoạn sản xuất DAP của
nhà máy hóa chất”
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
2012B
Hà Nội – Năm 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------
ĐỖ THỊ LY
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA
CHO CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT DAP CỦA NHÀ MÁY HÓA CHẤT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
HÀ NỘI – 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------
ĐỖ THỊ LY
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA
CHO CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT DAP CỦA NHÀ MÁY HÓA CHẤT
Chuyên ngành: Điều Khiển và Tự Động Hóa
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. Nguyễn Quang Địch
HÀ NỘI – 2015
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là do tôi tự hoàn thành dưới sự hướng
dẫn của thầy giáo TS. NGUYỄN QUANG ĐỊCH. Các số liệu kết quả trong luận
văn là hoàn toàn trung thực.
Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng các tài liệu ghi trong mục tài liệu
tham khảo, không sử dụng các tài liệu khác mà không được ghi trong phần tài liệu
tham khảo.
Học viên
Đỗ Thị Ly
3
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 3
DANH MỤC VIẾT TẮT ............................................................................................ 4
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..................................................................................... 6
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DAP........................10
1.1.Sơ lược về nhà máy DAP Đình Vũ .................................................................10
1.2. Công nghệ sản xuất DAP ................................................................................11
1.2.1.Giai đoạn vận chuyển axit ........................................................................12
1.2.2. Giai đoạn trung hòa .................................................................................14
1.2.3. Giai đoạn tạo hạt .....................................................................................18
1.2.4. Quá trình tháp rửa ...................................................................................21
1.2.5.Vị trí vật liêu rắn ......................................................................................29
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SCADA CỦA ABB .........................31
2.2. Tổng quan về hệ IndustrialIT 800xAcủa ABB ................................................33
2.2.1. Tổng quan về IndustrialIT ........................................................................33
2.2.2. Giới thiệu chung về AC 800M ...............................................................36
2.2.3 Giới thiệu về PM8xx/TP830 Processor Unit ...........................................37
2.2.4. Giới thiệu đơn vị bộ xử lý PM861/PM864/PM865/TP830
–
Redundancy .......................................................................................................40
2.2.5. AC 800M High Integrity. ........................................................................41
2.2.6. Phần mềm điều khiển - Control Software ...............................................42
2.2.7. AC 800M Controller – Key Feature .......................................................43
1
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CHO CÔNG
ĐOẠNTẠO HẠT ......................................................................................................45
3.1. Xây dựng cấu hình điều khiển công đoạn tạo hạt – nhà máy sản xuất DAP..45
3.1.1. Lựa chọn cấu hình điều khiển tổng quan ................................................45
3.1.2. Thiết kế cấu hình điều khiển và giám sát các thiết bị của công đoạn
tạo hạt ................................................................................................................49
3.2. Thiết kế chương trình điều khiển công đoạn tạo hạt ......................................53
3.2.1.Phân tích đối tượng điều khiển của công đoạn trộn axit H3PO4 trong
thùng V0302. .....................................................................................................53
3.2.2. Các quá trình cân bằng trong thùng V0302 ............................................53
3.2.3. Tổng quan phương pháp điều khiển tách kênh .......................................64
3.2.4. Ứng dụng tách kênh toàn phần ..............................................................69
3.3. Thiết kế giao diện vận hành, điều khiển, giám sát của công đoạn tạo hạt .....74
3.3.1. Lập trình với phần mềm compact control builder...................................75
3.3.2. Lập trình giao diện vận hành, điều khiển, giám sát ................................78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................89
1. Kết luận ..............................................................................................................89
2. Kiến nghị............................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................90
PHỤ LỤC ..................................................................................................................91
2
DANH MỤC VIẾT TẮT
SCADA
: Supevisory Control and Data Acquisition
RGA
: Relative Gain Array
HMI
: Human Machine Interface
SCM
: Single Control Module
DCS
: Distributed Control System
PLC
: Programmable Logic Controller
CDC
: Compact Digital Controller
4
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn vận chuyển axit .........13
Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn trung hòa ..................17
Bảng 1.3. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn tạo hạt .......................19
Bảng 1. 4. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn vận chuyển axit .......21
Bảng 1.5. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn tháp rửa .....................25
Bảng 1.6. Các thông số vận hành chính của quá trình tháp rửa. ..............................28
Bảng 3.1. Thiết bị phần cứng của ABB ....................................................................52
5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ sản xuất DAP ..................................................................................11
Hình 2.1: Cấu trúc của hệ SCADA ...........................................................................33
Hình 2.2.1: Chức năng của IndustrialIT .....................................................................35
Hình 2.2.2. Ví dụ về 1 AC800M Controller và 1 đơn vị S800 I/O ...........................37
Hình 2.2.3.a: Giãn đồ khối chức năng của PM856/PM860 ......................................38
Hình 2.2.3.b: Sự kết nối bên trong của AC 800M/S800 I/Otrong cấu hình CPU đơn.....39
Hình 2.2.3.c: Ví dụ về sự kết nối AC 800M và các đơn vị I/O dựa vào một
FOUNDATION Fieldbus High Speed Ethernet (FF HSE).......................................40
Hình 3.1. Cấu hình điều khiển công đoạn tạo hạt .....................................................47
Hình 3.2. Sơ đồ khối công đoạn tạo hạt ....................................................................49
Hình 3.3. Lưu đồ P P&ID thùng V0302 ...................................................................50
Hình 3.4. Lưu đồ P&ID trống tạo hạt .......................................................................51
Hình 3.5. Sơ đồ đấu nối trong hệ điều khiển ...........................................................52
Hình 3.6. Sơ đồ công nghệ công đoạn tạo hạt ..........................................................53
Hình 3.7. Sơ đồ thùng V0302 ...................................................................................54
Hình 3.8. Các biến quá trình của thùng V0302 .........................................................54
Hình 3.9. Sơ đồ khối mô hình thùng V0302 ............................................................59
Hình 3.10. Cấu trúc điều khiển phi tập trung cho quá trình 2×2 ..............................61
Hình 3.11. Sơ đồ tách kênh SVD ..............................................................................64
Hình 3.12. Mô hình tách kênh phản hồi trạng thái ...................................................64
Hình 3.13. Sơ đồ tổng quát tách kênh truyền thẳng ..................................................65
Hình 3.14. Sơ đồ tách kênh từng phần ......................................................................66
Hình 3.15. Sơ đồ tách kênh toàn phần ......................................................................66
Hình 3.16. Sơ đồ tách kênh toàn phần - tổng quát ...................................................67
Hình 3.17. Cấu trúc điều khiển thùng V0302 ...........................................................69
Hình 3.18. Mạch vòng điều chỉnh mức của thùng V0302 với phương pháp tách kênh ..70
6
Hình 3.19. Mạch vòng điều chỉnh nồng độ của thùng V0302 với phương pháp tách
kênh ...........................................................................................................................71
Hình 3.20. Mô hình DecouplerControl.mdl ..............................................................73
Hình 3.21. Đáp ứng nồng độ và mức với phương pháp điều khiển tách kênh .........74
Hình 3.22. Thư viện của Compact Control Builder ..................................................75
Hình 3.23. Lập trình mô hình thùng tuần hoàn V0302 .............................................75
Hình 3.24. Lập trình bộ điều khiển tách kênh ...........................................................76
Hình 3.25. Lập trình bộ điều khiển mức LIC-3117 .................................................76
Hình 3.26. Lập trình bộ điều khiển mức AIC – 3100 ..............................................77
Hình 3.27. Màn hình giao diện tổng quan toàn nhà máy ..........................................78
Hình 3.28.Màn hình giao diện vận hành công đoạn tạo hạt .....................................79
Hình 3.29.Màn hình giao diện vận hành công đoạn tạo hạt – trống tạo hạt .............79
Hình 3.30. Faceplate của bộ điều khiển nồng độ ......................................................80
Hình 3.31. Faceplate của bộ điều khiển mức ............................................................80
Hình 3.32. Đồ thị xu hướng ......................................................................................81
Hình 3.33. Thanh công cụ của đồ thị xu hướng ........................................................82
Hình 3.34. Các đặc tính mức axit phôtphoric của thùng tuần hoàn V0302 ..............84
Hình 3.35. Các đặc tính nồng độ axit phôtphoric của thùng tuần hoàn V0302 ........85
Hình 3.36. Log Configuration ...................................................................................86
Hình 3.37. Hộp thoại xem dữ liệu lịch sử .................................................................87
Hình 3.38. Hộp thoại xuất dữ liệu lịch sử .................................................................88
7
MỞ ĐẦU
Đối với nhà máy hóa chất cũng như nhiều nhà máy khác, thì hệ thống điều
khiển và giám sát, thu thập dữ liệu đóng một vai trò then chốt trong quá trình sản
xuất. Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ truyền thông
công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp đã đem lại nhiều khả năng
và giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây dựng hệ thống điều
khiển, giám sát là lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và các giải pháp
tích hợp hệ thống.
SCADA là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, nói một cách
khác là một hệ thống hỗ trợ con người trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp
cao hơn hệ điều khiển tự động thông thường.
SCADA đã đượcsử dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau, tuy nhiên với
công nghệ sản xuất phân bón DAP – sản phẩm lần đầu được sản xuất tại Việt Nam
(sản xuất tại nhà máy DAP Đình Vũ –Hải Phòng), việc sử dụng SCADA đã đem
nhiều lợi ích: quản lý và giám sát viêc vận hành tất cả các thiết bị sử dụng điện của
nhà máy. Việc quản lý tốt các tham số này đồng nghĩa với việc giảm chi phí vận
hành, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, tiết kiệm năng lượng.
Với những kiến thức của mình cùng sự tìm tòi nghiên cứu và hướng dẫn của
TS. Nguyễn Quang Địch, tôi xin mạnh dạn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiết kế
hệ thống SCADA cho công đoạn sản xuất DAP của nhà máy hóa chất”.
Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm nâng cao chất lượng hệ điều khiển, từ
đó nâng cao chất lượng sản phẩm của công đoạn sản xuất DAP.
Chất lượng sản phẩm DAP được quyết định chính bởi nồng độ của axit H3PO4
với đối tượng chính là bể chứa phản ứng ống V0302. Với mục đích trên, luận văn
đã mô hình hoá đối tượng, đưa ra các phương pháp nâng cao chất lượng và tính ổn
định của hệ thống điều khiển bể chứa phản ứng ống V0302 của phân xưởng DAP.
Nghiên cứu và xây dựng thành công hệ thống điều khiển và giám sát, thu thập
dữ liệu bằng SCADA cho quá trình sản xuất DAP của nhà máy hóa chất, sẽ đem lại
nhiều lợi ích cho nhà máy như:
8
- Giảm thời gian, chi phí nhân công để ghi lại dữ liệu
- Giảm được sơ sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay, tăng độ chính
xác trong do lường.
- Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24 giờ /7 ngày tại bất kỳ trạm làm việc
nào.
-Khả năng đáp ứng nhanh với bất kỳ sự cố điện nào thông qua các cảnh báo,
giảm được thời gian dừng máy.
- Giảm thời gian xử lý sự cố do dữ liệu được thu thập đầy đủ, và tìm ra nguyên
nhân nhanh chóng
- Theo dõi toàn tải của nhà xưởng theo thời gian thực, hữu ích cho việc lên kế
hoạch tiết kiệm.
Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chương sau:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất DAP
Chương 2: Giới thiệu về hệ thống SCADA của ABB
Chương 3: Nghiên cứu thiết kế hệ thống SCADA cho công đoạn sản xuất
DAP
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy, cô giáo trong khoa Điện của trường ĐH Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là dưới
sự hướng dẫn và góp ý của thầy TS Nguyễn Quang Địch đã giúp cho đề tài hoàn
thành mang tính khoa học cao. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của
các thầy, cô.
Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên đề
tài khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các
thầy, cô giáo để tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn nữa trong quá trình công tác
sau này.
Học viên
Đỗ Thị Ly
9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DAP
1.1.Sơ lược về nhà máy DAP Đình Vũ
Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy sản xuất phân bón Diamoni phốt phát (DAP)
Đình Vũ là dự án nhóm A của Chính Phủ được Thủ Tướng phê duyệt đầu tư tại
Quyết định số 626/QĐ – TTg ngày 29/7/2002 được Thủ Tướng phê duyệt đầu tư
với tổng mức đầu tư 172,385 triệu USD. Do Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam làm
chủ đầu tư, được xây dựng trên diện tích 72 ha.
Căn cứ theo quyết định số 406/QĐ-HCVN ngày 24/7/2008 của Tổng công ty
Hoá chất Việt Nam phê duyệt điều lệ, tổ chức và hoạt động của công ty TNHH
MTV DAP-VINACHEM, Công ty được thành lập từ Ban Quản lý Dự án DAP Hải
Phòng.
Dự án nhà máy phân bón DAP, công suất 330.000tấn/năm tại Khu Kinh tế
Đình Vũ, Hải Phòng là một trong những dự án trọng điểm của nghành Hoá chất, đã
được Thủ Tướng chính phủ phê duyệt trong quy hoạch phát triển nghành, với mục
tiêu đảm bảo an ninh lương thực, ổn định và chủ động cung cấp phân bón DAP
cho nông nghiệp, hạn chế nhập khẩu, sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu chính là
quặng Apatit trong nước và tạo việc làm cho hơn 600 công nhân. Về quy mô, ngoài
nhà máy điện, Dự án gồm có 3 xưởng công nghệ chính là nhà máy Axit Sunfulric
công suất 440.000tấn/năm sử dụng công nghệ Monsanto của Mỹ; Nhà máy axít
photphoric công suất 162.000tấn/năm sử dụng công nghệ Prayon của Bỉ, Nhà máy
Diamoni phốt phát (DAP) công suất 330.000 tấn/năm sử dụng công nghệ của Tây
Ban Nha, với tổng giá trị đầu tư 172 triệu USD, diện tích sử dụng đất là 72ha tại
Lô GI – 7 Khu Kinh tế Đình Vũ, Phường Đông Hải 2, Quận Hải An, Hải Phòng.
Sau gần 2 năm, kể từ ngày đóng chiếc cọc đầu tiên trên công truờng, với ý chí
quyết tâm cao, với tinh thần nỗ lực, khắc phục mọi khó khăn gian khổ của hàng
nghìn cán bộ công nhân viên của Chủ đầu tư, Ban quản lý dự án, nhà thầu chính thi
công gói thầu số 2(EPC), các nhà thầu phụ gồm tư vấn quản lý dự án và 17 gói thầu
do các nhà thầu trong nước thực hiện, ngày 25/3/2009 xưởng Axit Sunfulric được
10
chạy thử thành công, ngày 3/4/2009 lần đầu tiên tại Việt Nam đã sản xuất được Axit
Phôtphoric trích ly từ quặng Apatit. Vào lúc 2h55 phút ngày 12/4/2009 tấn sản
phẩm DAP đầu tiên được sản xuất tại Việt Nam đã được chuyển về kho thành
phẩm.
Công ty TNHH MTV DAP-VINACHEM là công ty đầu tiên trong Tổng Công
ty Hoá chất Việt Nam và cũng là công ty đầu tiên trong nước Việt Nam sản xuất
phân bón Diamoi Phốtphát (DAP).
1.2. Công nghệ sản xuất DAP
Diammonium phosphate (DAP) là loại phân bón được sử dụng rộng rãi nhất
trên thế giới vì hàm lượng dinh dưỡng tương đối cao và tuyệt vời của nó.
Phân bón diammonium phosphate đầu tiên được phát hành vào những năm 1960 và
DAP nhanh chóng trở thành phổ biến nhất trong lớp sản phẩm này. Nó được xây
dựng trong một phản ứng có kiểm soát axit photphoric với amoniac.
CÔNG NGHỆ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT DAP
Quá trình sản xuất DAP theo sơ đồ sau:
NH 3
NH 3
H 3 PO4
H 3 PO4
H 3 PO4
Hình 1.1: Sơ đồ sản xuất DAP
11
DAP được điều chế từ phản ứng của amoniac khan (NH3) với axit photphoric
(H3PO4) trong 1 lò phản ứng, để tạo thành 1 dung dịch bùn bao gồm monoamoni
phosphate và diamoni phosphate. Bùn này được bơm vào 1 trống quay tạo hạt và
tiếp tục phản ứng với NH3 khan để tạo thành 1 hỗn hợp diamoni phosphate (DAP)
dạng rắn. Hỗn hợp này bao gồm các hạt có kích cỡ: đạt chuẩn (kích thước từ 2-4
mm), các hạt dưới chuẩn và các hạt lớn hơn chuẩn. Hỗn hợp này có chứa độ ẩm
cao.
Hỗn hợp này tiếp tục được đưa vào 1 máy sấy để sấy khô. Các hạt trong hỗn
hợp sau khi được sấy khô, tiếp tục được phân loại qua quá trình sàng. Sau khi được
phân loại, các hạt đạt chuẩn sẽ được làm mát, phủ dầu và đóng gói thành sản phẩm.
Các hạt không đạt chuẩn qua quá trình phân loại, cụ thể: các hạt to quá khổ sẽ
được nghiền và tái chế cùng với các hạt nhỏ và quay trở lại quá trình tạo hạt .
Qúa trình sản xuất DAP được chia làm 4 giai đoạn chính:
• Giai đoạn vận chuyển axit
• Giai đoạn trung hòa
• Giai đoạn tạo hạt
• Giai đoạn tháp rửa
1.2.1.Giai đoạn vận chuyển axit
1.2.1.1. Nhiệm vụ của vị trí
Chịu trách nhiệm vận chuyển an toàn SA và PA từ kho SA cô đặc và PA tới
bồn chứa SA và PA cũng như cấp a xít đến các thiết bị tiêu thụ.
1.2.1.2. Lưu trình công nghệ
(Bản vẽ quá trình công nghệ xem hình 1.1)
A xít từ kho chứa SA và PA được chuyển đến bồn chứa SA V0309 và bồn
chứa PA V0304 thông qua các đường ống ngoài. Sau đó được bơm bởi bơm SA
P0306A/B và bơm PA yếu P0305A/B đến cácthiết bị phản ứngcủa xưởng DAP(thiết
12
bị tiền trung hòa R0301, bể chứa tháp rửa sơ bộ V0312 và tháp rửa khí đuôi
X0304). PA yếu được bơm bởi P0305A/B đến các thiết bị bể chứa tháp rửa V0306.
Bình thường mức SA ở bồn chứa V0304 được duy trì ở 2,5 m còn mức axit PA ở
bồn chứa axit V0309 là 2m. Áp suất duy trì ở các bơm P0305A/B và P0306A/B lần
lượt là 0,37 MPa và 0,34 MPa . Ngoài ra PA là axit loãng vì vậy để đảm bảo độ
đồng đều của dung dịch axit PA trong bồn chứa V0304 còn có thêm một cánh
khuấy A0304.
1.2.1.3. Đặc tính, cấu tạo của các thiết bị chính
Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn vận chuyển axit
TT
1
2
3
4
Tên
Bồn chứa a xít
yếu
Bồn chứa SA
Bơm a xít yếu
Bơm SA
Vị trí số
Các đặc tính, cấu tạo của thiết bị
Vật liệu
Công suất: 24,7 m3
V0304
V0309
Kích thước: 3m D x 3,5m H
RLCS
Kích thước: 2,4m D x 3m H
Q235-A
Công suất: 20 m3/h x 30m cột nước
CD4mCu
P = 11 kW, n = 1460 rpm
cứng
P0305A/B
Công suất: 2 m3/h x 25m cột nước
P0306A/B
316L
P = 2,2kW, n = 2900 rpm
5
Cánh khuấy bồn
chứa a xít yếu
Đường kính: 1300 mm
A0304
Tốc độ quay = 61, P = 3 kW
1.2.1.4. Kiểm soát thông số công nghệ chính
Mức chất lỏng bình thường của V0304: 2,5 m
Mức chất lỏng bình thường của V0309: 2,0 m
Áp suất ra của P0305A/B: 0,37 MPa
13
316L
Áp suất ra của P0306A/B: 0,34 MPa
1.2.2. Giai đoạn trung hòa
1.2.2.1. Nhiệm vụ
NH3 lỏng đi từ kho chứa vào V0301 và từ V0301 nó được cung cấp cho
R0301. NH3 lỏng ở V0301 còn được cung cấp tới thiết bị tiền gia nhiệt NH3 E0301
sau đó đi qua thiết bị bay hơi NH3 E0302 để cung cấp hơi NH3 cho R0301. Tại
R0301 khí NH3 được trung hoà với PA từ xưởng PA và dung dịch rửa từ vị trí rửa,
tạo ra bùn DAPcó đặc tính chảy tốt và thành phần đạt tiêu chuẩn cấp đi vị trí tạo
hạt. Trong quá trình trung hòa này phản ứng tạo DAP như sau:
2 NH 3 H 3 PO4 ( NH 4 ) 2 HPO4
1.2.2.2 Quá trình công nghệ
(Bản vẽ quá trình công nghệ xem hình 1.2)
- Trước khi khởi động, việc thổi khí nitơ phải được tiến hành với các thiết bị
và đường ống mang NH3 đến khi hàm lượng ôxy kiểm tra đạt yêu cầu (hàm lượng
ôxy dưới 3% (thể tích)). Đó là khi việc thổi khí nitơ các thiết bị và đường ống mang
NH3 đạt và chúng sẵn sàng để tiếp nhận NH3.
- Vị trí phân ly NH3 đã sẵn sàng để chuyển NH3 đến vị trí trung hoà, nó đã
được đưa vào trạng thái chờ.
- Hệ thống rửa đã sẵn sàng để cấp PA đạt tiêu chuẩn và dung dịch rửa đến vị
trí trung hoà. 1/2 thiết bị tiền trung hoà R0301 đã được nạp PA và mức chất lỏng đã
ở vào trạng thái điều khiển tự động, cánh khuấy vận hành bình thường. Ngoại trừ
thiết bị làm lạnh sản phẩm và cân đai định lượng đóng tất cả các thiết bị khác liên
quan đến sản phẩm, hệ thống rửa và hệ thống tuần hoàn vận hành bình thường.
-Khi lò hơi nóng đốt ở tải trọng thấp và phòng điều phối sẵn sàng để cấp PA
và SA đến xưởng DAP từ khu PA và kho axít.
14
- Khởi động A0301
Khởi động bộ tôi FBC E0306 và thiết bị bay hơi NH3 (E0302); mở van điều
khiển bằng tay dọc AL-0308-3”-5c021 và AL-0309-4”-5c021-C.
- Đặt lượng NH3 khí đến R0301 qua FIC-3130. Khi mức chất lỏng của V0301
giảm, LIC-3114 sẽ khoá liên động FV-3131 để mở đưa thêm NH3 lỏng. áp suất hệ
thống được điều khiển bởi PIC-3124 để giới hạn lượng NH3 lỏng bốc hơi trong LV3114 và E0302.
- Lấy mẫu từ thiết bị tiền trung hoà 10 phút một lần để phân tích độ trung hoà
- Tiếp tục thêm NH3 vào thiết bị tiền trung hoà để trung hoà PA bên trong đến
khi độ trung hoà của bùn quặng trong thiết bị tiền trung hoà đạt từ 1,4~1,55.
- Khi nhận được thông báo bổ sung bùn quặng vào trống tạo hạt, chọn bơm
tiền trung hoà P0301A hoặc B. Mở các van điều khiển bằng tay trên đường ống bùn
tương ứng. Chuẩn bị cấp vật liệu đến trống tạo hạt M0301.
- Theo công suất định, đặt giá trị lưu lượng bùn của van điều chỉnh lưu lượng
trên đường ống bùn. Đưa vị trí của thiết bị biến tần của P0301A/B về “điều khiển
bằng tay” và khởi động bơm bùn (P0301A) hoặc (P0301B) bằng tần số thấp để cấp
bùn đến M0301. Điều chỉnh P0301A/B bằng tay đến khi hiển thị lưu lượng bùn ổn
định quanh giá trị đặt. Đưa van điều chỉnh lưu lượng về vị trí “tự động” (vị trí đo
lường sẽ hoàn thành).
- Đưa các van điều chỉnh lưu lượng dung dịch rửa, PA cô đặc và SA cô đặc về
vị trí “điều khiển bằng tay” và dùng tay điều chỉnh ba van trên. Khi lưu lượng ổn
định quanh giá trị đặt, đưa ba van vào vị trí “tự động” (vị trí đo lường sẽ hoàn
thành).
- Đưa van điều chỉnh NH3 khí FV-3130 về vị trí “điều khiển bằng tay” và khởi
động van này để điều chỉnh. Cứ 10 phút một lần lấy bùn để phân tích đến khi việc
phân tích bùn cho kết quả độ trung hoà của bùn phản ứng trong khoảng (1,4~1,55).
15
Khi lưu lượng NH3 khí ổn định quanh giá trị thiết kế, đưa van NH3 khí về vị trí “tự
động”.
Quyết định thêm chất khử bọt hay không tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất
thực tế.
+Dừng quá trình:
- Khi nhận được thông báo dừng, đóng van điều khiển bằng tay dẫn NH3 lỏng
vào xưởng DAP và đặt nó về vị trí 0.
- Đóng van điều khiển bằng tay NH3 lỏng tại đầu ra của V0301 đến R0301.
- Trước khi dừng, giảm lượng vật liệu cấp vào thiết bị tiền trung hoà càng
nhiều càng tốt, vì thế giảm mức chất lỏng của thiết bị tiền trung hoà.
- Theo quy trình đóng dừng, đóng tất cả các vật liệu đi vào quá trình. Vặn van
điều chỉnh lưu lượng SA cô đặc về “điều khiển bằng tay” và đóng van này để dừng
việc cấp PA cô đặc. Phòng điều khiển trung tâm thông báo xưởng PA dừng cấp a
xít.
Vặn van điều chỉnh lưu lượng NH3 lỏng về “điều khiển bằng tay” và đóng van
này để dừng cấp chất lỏng và thiết bị tiền trung hoà. Trong khi mở các van trên
tuyến hơi thấp áp để hơi đi vào vòi phun (K0301). Thông báo bên liên quan dừng
thiết bị phân ly NH3. Vặn van điều chỉnh lưu lượng dung dịch rửa về “điều khiển
bằng tay” và đóng van này. Dừng cấp dung dịch rửa và cuối cùng thông báo khu
vực rửa khí đuôi đóng dừng tạm thời.
- Nếu dùng chất khử bọt, dừng bổ sung chất khử bọt.
- Đóng van dẫn bùn vào của bơm tiền trung hoà (P0301A) hoặc (P0301B).
Theo thời gian đóng dừng đặt trước, vệ sinh tuyến chuyển bùn quặng khi cần để đề
phòng tắc đường ống do bùn lắng.
Trong trường hợp dừng lâu
Thêm vào đóng dừng bình thường tạm thời, thao tác sau phải được thực hiện:
16
- Khi nhận được thông báo dừng, thông báo kho NH3 lỏng dừng cấp NH3.
Dùng hết tất cả NH3 lỏng bên trong bộ gia nhiệt NH3 (E0301), thiết bị bay hơi NH3
(E0302) và thiết bị phân ly NH3 (V0301) và rút hết NH3. Đóng tất cả các van điều
khiển bằng tay tại đầu vào và ra của đường ống.
- Đóng tất cả các van điều khiển bằng tay trên đường ống cấp liệu của thiết bị
tiền trung hoà
- Bơm bùn chuyển bùn vào thiết bị tiền trung hoà đi tạo hạt càng nhiều càng
tốt. Vật liệu dư được chứa trong hố thu.
- Mở hộc bằng tay và vệ sinh vật liệu đọng trong thiết bị tiền trung hoà. Vệ
sinh E0301, E0302 và E0303.
1.2.2.3. Các thiết bị chính
Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn trung hòa
TT Tên
1
2
3
4
5
6
Thiết
Vị số
bị tiền
trung hoà
Cánh
khuấy
tiền trung hoà
Bơm tiền trung
hoà
Phản ứng ống
Bồn chứa chất
khử bọt
Bơm chất khử
bọt
Các đặc tính, cấu tạo của thiết bị
Vật liệu
Kích thước: D2,4m/4,2m x 6,5m H
R0301
Công suất: 56,5 m3
316L
Tốc độ quay: 37 rpm
A0301
316L
P=7,5 kW, n = 1000 rpm
Công suất: 35 m3/h x 40m cột nước
P0301A/B
R0302
Động cơ = 30 kW (biến đổi tốc độ)
Công suất: 45 t/h
WCD4
UB6/316L
Công suất: 3,53 m3
V0308
Kích thước: 1,5m D x 2m H
304
Công suất: 100 l/h x 40 m cột nước
P0308
PTFE/316L
P = 0,25 kW, n = 1500 rpm
17
1.2.2.4. Các thông số vận hành chủ yếu
Nồng độ NH3 lỏng đến xưởng DAP:
≥99,6%
áp suất NH3 khí:
≤0,55MPa
Nhiệt độ NH3 khí:
0÷100C
PA cô đặc (P2O5):
÷50%
PA loãng (P2O5):
÷25%
Dung dịch rửa (P2O5):
÷35%
Mức chất lỏng của tiền trung hoà:
3,5÷4,0m
Độ trung hoà của bùn DAP:
1,4÷1,55
Hàm lượng chất rắn trong bùn DAP:
÷80%
Nhiệt độ phản ứng:
105÷1150C
1.2.3. Giai đoạn tạo hạt
1.2.3.1. Nhiệm vụ
Bơm bùn quặng NH3 từ vị trí trung hoà vào trống tạo hạt (M0301) để tạo hạt
cùng với các chất tuần hoàn và hoàn thành ammôni hoá cuối cùng, tạo ra kích thước
và dinh dưỡng phù hợp với các hạt phốtphat ammôni và thu được sản phẩm có thể
chấp nhận phù hợp với yêu cầu về hàm lượng ẩm sau khi sấy.
Giám sát việc vận hành trống tạo hạt và phản ứng ống; yêu cầu buồng điều
khiển trung tâm điều chỉnh ống phản ứng.
Giám sát và làm sạch máng ra của trống tạo hạt. Theo yêu cầu của phòng điều
khiển trung tâm, mở/đóng van hơi ống rắc NH3 và van khí nén.
1.2.3.2. Quá trình công nghệ
(Bản vẽ quá trình công nghệ xem hình 1.3)
18
- Sau khi nhận lệnh khởi động từ buồng điều khiển trung tâm, kiểm tra vật liệu
bên trong trống tạo hạt, quay trống tạo hạt và đưa động cơ phản kháng của trống tạo
hạt khớp vào đúng vị trí sau khi vật liệu trở nên lỏng.
-Khởi động trống tạo hạt (M031)
-Khởi động băng tải tuần hoàn L0301 để cấp vật liệu đến trống tạo hạt M0301
-Khi mạch vòng tao hạt đã được khởi động, mở các van điều khiển bằng tay
đến ống phun NH3 trên trống tạo hạt.Mở các van điều khiển bằng tay trên tuyến bùn
từ bồn chứa ống phản ứng và tiền trung hòa; thông báo buồng điều khiển trung tâm
chuẩn bị để chuyển bùn và mở ống phản ứng , vòi phun NH3
- Khi bùn đã đi vào trống tạo hạt M0301, sau khi ống phản ứng vận hành bình
thường, quan sát điều khiển bằng tay các vật liệu ra khỏi trống tạo hạt M0301;
thông báo buồng điều khiển trung tâm điều chỉnh lưu lượng vật liệu theo yêu cầu.
Chú ý chăt chẽ tới vật liệu tạo hạt bên trong trống tạo hạt M0301. Kịp thời
chống đóng bánh nếu phát hiện ra hiện tượng đóng bánh của vật liệu.
1.2.3.3. Đặc tính và cấu tạo của các thiết bị chính
Bảng 1.3. Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị chính giai đoạn tạo hạt
TT Tên
Vị số
Các đặc tính, cấu tạo của
thiết bị
Vật liệu
Công suất: 275 t/h
M0301
K0301
1
Trống tạo hạt
Kích thước: 3,75m D x 8m L
(+0,7m ống rắc)
K0302
Lưu lượng khí: 65000 Am3/h
R0302
Áp suất vận hành: -500 Pa
Tốc độ quay: 8,033 rpm
19
CS/lót
cao su
P=160 kW
Bao gồm: ống rắc NH3, ống
phân phối bùn quặng, ống
phản ứng
2
3
Bơm
tiền
Qv = 35 m3/h, H = 40mLC
trung
hoà
Bồn
P0301A/B
Động cơ: P = 19,8 kW (biến
đổi tốc độ)
chứa
phản
ứng ống
CD4mC
u rắn
Công suất: 16,5 m3
V0302
Kích thước: 2,5m D x 3,5m H
RLCS
Đường kính bánh công tác:
Cánh khuấy bồn
4
chứa
phản
1040mm (cánh kép)
ứng A0302
ống
Tốc độ quay = 72 rpm
316L
P = 4 kW
5
Bơm
ống
phản
ứng
Công suất: 30 m3/h x 60m cột
P0304A/B
nước; P = 30 kW (biến đổi tốc WCD4
độ)
1.2.3.4. Các thông số vận hành chính
Nhiệt độ vật liệu vào trống tạo hạt (M0301): 80÷900C
Độ trung hoà của trống tạo hạt (M0301): 1,8
Hàm lượng ẩm trong vật liệu ra khỏi trống tạo hạt (M0301):2,2÷3%
Tỉ lệ tuần hoàn lại:4÷4,5
Độ trung hoà của bùn quặng ra khỏi ống phản ứng: 1,4÷1,65
Nhiệt độ của ống phản ứng: 135÷1450C
20
Hm lng m trong bựn qung ca ụng phn ng: 8ữ10%
1.2.4. Quỏ trỡnh thỏp ra
1.2.4.1. Nhim v
Ra trung ho v sy khi uụi bng vic dung PA c v loóng v mt lng
nh SA, kim soỏt cht ch lu lng nc ra, giỏ tr pH ca dung dch ra, nng
P2O5 v t l phõn t NH3 /H3PO4, tụi a hoỏ vic thu hi NH3 v bi trong khớ
uụi nhm bo m khi uụi thi ra ỏp ng yờu cu mụi trng.
1.2.4.2. Qỳa trỡnh cụng ngh
(Bn v quỏ trỡnh cụng ngh xem hỡnh 1.4)
Trc khi cp vt liu, tt c cỏc thựng cha phi c x lý v ra. Nc ra
cn c thi hờt. Cỏc yờu cu ho trn gia vt liu cp v dung dch ra ca thiờt
b khi ng ln u nh sau: (% theo th tớch)
Bng1. 4. c tớnh k thut ca cỏc thit b chớnh giai on vn chuyn axit
Tên thiết bị/Vật liệu thô
Tháp
rửa
khí
đuôi
(X0304)
Bồn
chứa
tháp
N-ớc sản xuất %
PA đặc %
100
rửa
100
(V0306)
Bồn rửa sơ bộ (V0312)
Bồn
phản
(V0302)
ứng
ống
PA loãng %
25
75
10
90
Khi chun b trn ln u axit ca tng bn cha, PA c hay nc s c
dung iu chnh t l nờu nng PA quỏ cao hoc quỏ thp.
21
Khi chuẩn bị trộn lần đầu a xít của từng bồn chứa, PA đặc hoặc nước sẽ được
dùng để điều chỉnh tỉ lệ nếu nồng độ PA quá cao hoặc quá thấp.
- Mở van điều khiển bằng tay trên đường ống PW-0301-2”-2b222 để đưa nước
sản xuất chảy vào buồng chứa chất lỏng của tháp rửa, đặt LIC-3112 để cố định giá
trị 60%, khi mức của X0304 đạt giá trị đặt, LV-3112 sẽ tự động đóng.
- Mở các van điều khiển bằng tay trên đường ống dung dịch rửa và khởi động
hai trong 3 bơm (P0307A/B/C), một vòng đai nước tuần hoàn đi vào hệ thống đệm
phun qua E0302 và SCL-0303-12”-2r020. Chú ý các van trên tuyến đến thùng chứa
tháp rửa (V0306) và bể trung hoà sơ bộ (R0301) phải được duy trì đóng.
- Mở các van điều khiển bằng tay và các van điều khiển trên tuyến SA (CSA0307-3/4”-2b223), bổ sung SA và ngắt SA sau khi giá trị pH đạt ~5.
- Nạp thùng chứa tháp rửa V0306
- Cố định điểm đặt trên LIC-3109 đến 60%
- Với việc vận hành bơm cấp PA, mở các van điều khiển bằng tay của tuyến
PA DPA-0304-2”-2r020 từ đầu ống PA yếu đến thùng chứa tháp rửa V0306. Đồng
thời mở tất cả các van trên tuyến vận chuyển tháp rửa khí đuôi SCL-0315-2”2m120 nhưng giữ LV-3109 đóng bằng tay.
- Đặt FIC-3122 ở 10m3/h và cấp vào bồn đến mức 60%
- Khi mức trong V0306 đạt khoảng 40%, khởi động cánh khuấy A0307. Ở
mức 60%, dừng a xít yếu và đặt LIC-3109 ở trạng thái tự động với 60% điểm đặt.
- Mở các van điều khiển bằng tay của các tuyến rửa đến X0302-1/2 và X03031/2 và các van trên tuyến hút bơm được chọn. Khởi động hai trong ba bơm
P0303A/B/C. Tuyến chuyển SCL-0329-3”-2r020 phải giữ đóng. Bổ sung thêm một
số chất khử bọt nếu yêu cầu.
- Nạp thùng rửa sơ bộ V0312
22
