Nghiên cứu thiết kế công nghệ sản xuất Na2SiF6 và mô hình hóa thiết bị sấy khí động trong dây chuyền sản xuất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------

LÊ NGỌC HỊA

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT Na2SiF6 VÀ MƠ
HÌNH HĨA THIẾT BỊ SẤY KHÍ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN
XUẤT

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học

TS. NGUYỄN ĐẶNG BÌNH THÀNH


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................4
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................6
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỜ THỊ .....................................................................9
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................10
TĨM TẮT NHIỆM VỤ ............................................................................................11
CHƯƠNG 1.
1.1

TỔNG QUAN VỀ Na2SiF6 ............................................................12

Thị trường sản phẩm Na2SiF6 tại Việt Nam ................................................12

1.1.1

Giới thiệu về sản phẩm Na2SiF6 ...........................................................12

1.1.2

Sơ lược về thị trường Na2SiF6 trên thế giới ..........................................12

1.1.3

Thị trường Na2SiF6 ở Việt Nam ...........................................................12

1.2

Thị trường nguyên liệu [5] ..........................................................................14

1.2.1

Thị trường muối Natri Sunfat (Na2SO4) ...............................................14

1.2.2

Kết luận về thị trường nguyên liệu tại Việt Nam .................................23

1.3

Phân tích lựa chọn phương pháp công nghệ ................................................23

1.3.1

Sơ đồ công nghệ tổng quát ...................................................................23

1.3.2

Tổng hợp phân tích lựa chọn nguyên liệu ............................................25

1.3.3

Kết luận về lựa chọn công nghệ............................................................30

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN, HIỆN ĐẠI HÓA, TỐI ƯU HÓA DÂY
CHUYỀN SẢN XUẤT .............................................................................................31
2.1

Phương pháp tiến hành nghiên cứu .............................................................31

2.1.1

Các phương pháp nghiên cứu ...............................................................31

2.1.2

Mô tả cụ thể các phương pháp được áp dụng để nghiên cứu: ..............31

2.2

Tài liệu thu thập ...........................................................................................32

2.3

Thuyết minh cơng nghệ sản xuất Na2SiF6 ...................................................32

2.4

Tính tốn cơng nghệ ....................................................................................33

2.4.1

Thơng số đầu vào ..................................................................................33

2.4.2

Tính tốn cơng nghệ .............................................................................33

2.5

Những tồn tại của Xưởng Na2SiF6 tại Việt Nam .........................................41

2.5.1

Tự động hóa ..........................................................................................41

2.5.2

Thơng gió hút bụi ..................................................................................42

2.5.3

Đánh giá tiêu hao nguyên liệu cho quá trình sản xuất ..........................42
1


2.6

Kết quả giải quyết những tồn tại của Xưởng Na2SiF6 tại Việt Nam ...........42

2.6.1

Tự động hóa ..........................................................................................42

2.6.2

Thơng gió hút bụi ..................................................................................50

2.6.3

Đánh giá tiêu hao nguyên liệu cho quá trình sản xuất ..........................50

CHƯƠNG 3.
3.1

MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG THIẾT BỊ SẤY Na2SiF6 .......52

Cơ sở lý thuyết quá trình sấy .......................................................................52

3.1.1

Khái niệm về quá trình sấy ...................................................................52

3.1.2

Cơ sở lý thuyết quá trình sấy ................................................................52

3.2

Các đặc điểm của q trình sấy khí động ....................................................61

3.2.1

Nguyên lý làm việc ...............................................................................61

3.2.2

Đặc điểm của sấy khí động ...................................................................61

3.2.3

Ưu điểm: ...............................................................................................63

3.2.4

Nhược điểm: .........................................................................................63

3.3

Mơ hình hóa .................................................................................................64

3.3.1

Thuật tốn của mơ hình ........................................................................64

3.3.2

Tổng quan cho mơ hình đầu vào...........................................................65

3.3.3

Cơ sở xây dựng mơ hình .......................................................................65

3.3.4

Kết quả mơ hình ....................................................................................74

3.3.5

Khảo sát mơ hình với các điều kiện đầu vào khác nhau .......................77

3.4

Tính tốn thiết bị sấy khí động ....................................................................78

3.4.1

Tính chiều dày ống sấy .........................................................................78

3.4.2

Tính tốn chiều dài của ống sấy ...........................................................81

3.4.3

Kết quả tính tốn thiết bị sấy ống .........................................................82

3.5

Tính tốn thiết bị Xyclon cấp 1 ...................................................................83

3.5.1

Tính tốn cơng nghệ .............................................................................83

3.5.2

Chọn kết cấu .........................................................................................84

3.5.3

Kết quả tính tốn thiết bị Cyclone cấp 1...............................................84

3.6

Tính tốn thiết bị Xyclon cấp 2 ...................................................................85

3.6.1

Tính tốn cơng nghệ .............................................................................86

3.6.2

Chọn kết cấu .........................................................................................86

3.6.3

Kết quả tính tốn thiết bị Cyclone cấp 2...............................................86

3.7

Tính tốn thiết bị lọc bụi tay áo ...................................................................87

3.7.1

Tính tốn diện tích bề mặt lọc ..............................................................88

3.7.2

Tính tốn số túi lọc ...............................................................................88

2


3.7.3

Trở lực thiết bị lọc ................................................................................88

3.7.4

Kết quả tính tốn thiết bị lọc bụi tay áo ................................................89

KẾT LUẬN ...............................................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................91
PHỤ LỤC 1 ...............................................................................................................92
PHỤ LỤC 2 .............................................................................................................101

3


LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Kỹ thuật Hóa học, trường
Đại học Bách khoa Hà Nội. Trong thời gian thực hiện luận văn, tác giả đã nhận
được sự hướng dẫn tận tình của thầy cơ giáo, sự quan tâm của gia đình và bạn hữu.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Nguyễn Đặng Bình
Thành, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả
hoàn thành luận văn này.
Tác giả cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các Thầy cô trong bộ môn Bộ
môn Máy và Thiết bị công nghiệp Hóa chất, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành luận văn của
mình.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Học viên

Lê Ngọc Hòa

4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu thiết kế cơng nghệ sản xuất Na2SiF6
và mơ hình hóa thiết bị sấy khí động trong dây chuyền sản xuất” là do tôi thực
hiện. Các số liệu kết quả trong đề tài trung thực và chưa từng được công bố. Nếu sai
tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả luận văn

5


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Định nghĩa

Ký hiệu
aw
𝑎𝑣

Đơn vị
-

Hoạt độ của nước
Diện tích bề mặt thực tế trên một đơn vị khối lượng thực

𝑚−1

tế

𝐴′ 𝑝

Diện tích hình chiếu thực tế

𝑚2

C

Nhiệt dung riêng

I

Hàm nhiệt của khơng khí

L

Lưu lượng khơng khí

kg/h

n

Hiệu suất buồng đốt

%

𝐶𝑑

Hệ số cản

-

𝑑𝑒

Đường kính hạt tương đương

m

D

Đường kính ống sấy

m

𝐷𝑣𝑎

Kcal/kg

Hệ số khuếch tán của hơi nước trong khơng khí

f

Hệ số ma sát

g

Gia tốc trọng trường

h

Hệ số khuếch tán nhiệt

𝑘𝑦

Hệ số truyền chất

l

J/kgC

𝑚2 /𝑠
𝑚2 /𝑠
𝑊/𝑚2 𝐶
m/s
m

Chiều dài đặc trưng thực tế

M

Khối lượng phân tử

kg mol/kg

P

Áp suất

𝑞.

Mật độ dòng nhiệt

W/𝑚2

Q

Nhiệt mất mát theo đơn vị chiều dài

W/m

T

Nhiệt độ

U

Hệ số truyền nhiệt tổng thể

v

Vận tốc

m/s

V

Thể tích

𝑚3

𝑤.

Vận tốc sấy

W

Dịng vật chất

X

Độ ẩm

Pa

C
W/𝑚2 𝐶

kg/𝑚2 𝑠
kg/s
kg/𝑘𝑔𝑑𝑝
6


Định nghĩa

Ký hiệu

Đơn vị

y

Phần mol

-

Y

Độ ẩm tuyệt đối

z

Chiều dọc hoặc chiều cao của máy sấy khí động

kg/𝑘𝑔𝑑𝑔
m
𝜌𝑔 𝑣𝑔 𝐷

Re

Chuẩn số Renolds theo đường kính ống sấy, Re =

𝑅𝑒𝑝

Chuẩn số Renolds của hạt, 𝑅𝑒 =

Sc

Chuẩn số Schmidt =𝜇𝑔 /𝜌𝑔 𝐷𝑣𝑎

-

Pr

Chuẩn số Prandtl = 𝐶𝑔 𝜇𝑔 /𝜆𝑔

-

Nu

Chuẩn số Nusselt = hd/𝜆𝑔

-

∆𝐻𝑠

Nhiệt hấp thụ

J/kg

Ẩn nhiệt bốc hơi của nước

J/kg

∆𝐻 0 𝑣𝑎𝑝

𝜇𝑔

(𝑣𝑔 −𝑣𝑝 )𝑑𝑒 𝜌𝑔

-

𝜇𝑔

𝜀

Thành phần thể tích của khơng khí

𝜆

Hệ số dẫn nhiệt

W/mC

𝜇

Độ nhớt

W/ms

𝜌

Khối lượng riêng

kg/𝑚3

𝜙

Yếu tố hình dạng ảnh hưởng đến sự truyền nhiệt và

-

-

truyền chất
𝜓

Yếu tố ảnh hưởng đến sự vận tải xung lượng

S

Chiều dày thiết bị

mm

б

Ứng suất vật liệu

N/m2

φ

Hệ số mối hàn vật liệu

-

η

Hiệu suất xử lý

%

7

-


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các công ty nhập khẩu chính tại Việt Nam năm 2012 ..............................19
Bảng 1.2 Các nhà xuất khẩu chính sang thị trường Việt Nam năm 2012 .................21
Bảng 1.4 Phân tích việc sử dụng từng loại nguyên liệu: ...........................................26
Bảng 1.5 Bảng so sánh chi phí sản xuất với các loại nguyên liệu khác nhau ...........29
Bảng 3.1 Các hằng số đặc trưng hình học đối với các hình dạng khác nhau ............72
Bảng 3.2: Bảng mô tả kết quả thiết bị sấy ống .........................................................82
Bảng 3.3: Thông số đầu vào ......................................................................................83
Bảng 3.4: Bảng mô tả kết quả thiết bị Cyclone cấp 1 ...............................................84
Bảng 3.5: Bảng thông số đầu vào..............................................................................85
Bảng 3.6: Bảng mô tả kết quả thiết bị Cyclone cấp 2 ...............................................86
Bảng 3.7: Bảng thông số đầu vào..............................................................................87
Bảng 3.8: Bảng mô tả kết quả thiết bị lọc bụi tay áo ................................................89

8


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỜ THỊ
Hình 1.1 Tình hình tiêu thụ Natri Sunfat trên thế giới năm 2011 .............................15
Hình 1.2 Tình hình nhập khẩu Natri Sunfat tại Việt Nam ........................................18
Hình 1.3 Thị phần cung cấp Natri Sunfat vào Việt Nam năm 2012 .........................19
Hình 1.4 Giá nhập khẩu Natri Sunfat vào Việt Nam qua các năm ...........................22

Hình 1.5 Giá nhập khẩu natri sunphat trên 90% tại Việt Nam .................................22
Hình 1.6 Sơ đồ cơng nghệ chung sản xuất Na2SiF6.................................................24
Hình 2.1 Bản vẽ PID số 4X1205-21-PID-7002 công đoạn phản ứng trước khi tối ưu
...................................................................................................................................44
Hình 2.2 Bản vẽ PID số 4X1205-21-PID-7002 cơng đoạn phản ứng sau khi tối ưu 45
Hình 2.3 Bản vẽ PID số 4X1205-21-PID-7003 cơng đoạn sấy và đóng bao trước khi
tối ưu .........................................................................................................................48
Hình 2.4 Bản vẽ PID số 4X1205-21-PID-7003 cơng đoạn sấy và đóng bao sau khi
tối ưu .........................................................................................................................49
Hình 3.1 Biểu đồ i-X của khơng khí ẩm ...................................................................54
Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị sấy 1 cấp và biểu diễn của quá trình sấy trên đồ thị i-X......55
Hình 3.3 Sơ đồ thiết bị sấy nhiều cấp và biểu diễn của quá trình sấy trên đồ thị i-X
...................................................................................................................................55
Hình 3.4 Sơ đồ thiết bị sấy tuần hồn và biểu diễn q trình sấy trên đồ thị i-X .....56
Hình 3.5 Đường cong sấy W=f(T) ............................................................................59
Hình 3.6 Đường cong vận tốc sấy .............................................................................59
Hình 3.7 Sơ đồ sấy bằng phương pháp khí động ......................................................61
Hình 3.8 Sơ đồ thuật tốn mơ phỏng q trình sấy khí động ...................................64
Hình 3.9 Mơ hình máy sấy khí động .........................................................................65
Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi vận tốc sấy theo chiều dài ống sấy .............74
Hình 3.11 Đồ thị biểu diện sự thay đổi độ ẩm theo chiều dài ống sấy .....................75
Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo chiều dài ống sấy ..................76
Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi chiều dài ống sấy với đường kính hạt vật liệu
sấy..............................................................................................................................77
Hình 3.14 Sơ đồ khối hệ thơng sấy khí động ............................................................78

9


MỞ ĐẦU

Trong q trình sản xuất DAP ln sinh ra lượng Flo khá lớn, chủ yếu tồn tại
ở dạng acid H2SiF6 phân bố trong pha lỏng (acid Photphoric) làm ảnh hưởng tới
chất lượng của acid Photphoric, từ đó làm giảm chất lượng của sản phẩm DAP. Để
khắc phục tình trạng chất lượng sản phẩm thấp, đồng thời giúp giải quyết vấn đề về
môi trường, H2SiF6 được thu hồi và để sản xuất Na2SiF6. Ở nước ta, Na2SiF6 được
ứng dụng trong công nghiệp thuốc trừ sâu, công nghiệp sản xuất xi-măng, sản xuất
gốm sứ…cùng với tín hiệu khởi động của ngành cơng nghiệp luyện nhơm nước nhà
góp phần gia tăng nhu cầu tiêu thụ sản phẩm Na2SiF6 trong nước trong thời gian sắp
tới.
Để phản ứng với dung dịch H2SiF6 18% nhằm tạo ra sản phẩm Na2SiF6, hầu
hết các Nhà máy phân bón trong nước và trên thế giới đều sử dụng các loại ngun
liệu là các muối vơ cơ hịa tan chứa Ion Na+ như: Sô đa - Na2CO3; Muối ăn – NaCl
và Natri Sunfat - Na2SO4. Ở Việt Nam, công nghệ sản xuất Na2SiF6 tại một số Công
ty như: Công ty Cổ phần Supe Phốt phát và Hóa chất Lâm Thao, Cơng ty Cổ phần
Phân bón Miền Nam đều sử dụng nguyên liệu là muối NaCl. Duy nhất xưởng sản
xuất Na2SiF6 của nhà máy DAP số 2 VINACHEM tại Lào Cai hiện nay (do Công ty
CP Thiết kế Công nghiệp Hóa chất thiết kế và thi cơng) là dây chuyền đầu tiên tại
Việt Nam sử dụng nguyên liệu Na2SO4 để sản xuất.
Kết quả vận hành chạy thử cho thấy thiết kế về cơ bản là tốt, dây chuyền vận
hành ổn định. Tuy nhiên từ thiết kế đến thi cơng cịn thấy một số hạng mục thiết kế
phải điều chỉnh trực tiếp tại cơng trình, một số tính tốn thiết bị khi thiết kế sử dụng
hệ số thực nghiệm (theo kinh nghiệm thiết kế các thiết bị tương tự), nên có thể một
số công đoạn sẽ áp dụng hệ số dư công suất lớn hơn so với yêu cầu dẫn đến tăng chi
phí đầu tư.
Trên cơ sở thiết kế và hồ sơ thi công xây lắp xưởng sản xuất Na2SiF6 tại nhà
máy sản xuất phân bón DAP số 2 VINACHEM, nhóm nghiên cứu sẽ thu thập, sử
dụng số liệu trong quá trình vận hành chạy thử để: hiệu chỉnh, chuẩn hóa lại dây
chuyền cơng nghệ; tính tốn quy mơ thiết bị và xây dựng bộ hồ sơ thiết kế quy
chuẩn làm cơ sở cho các thiết kế tương tự sau này.

10


TÓM TẮT NHIỆM VỤ

Nội dung nghiên cứu:

- Tối ưu sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất Na2SiF6 từ nguyên liệu
Na2SO4, thuyết minh dây chuyền và bảng cân bằng chất cho dịng cơng
nghệ.
- Xây dựng bộ hồ sơ lắp đặt thiết bị, đường ống phối thao cho xưởng sản
xuất Na2SiF6.
- Mơ hình hóa thiết bị sấy khí động

- Dựng mơ hình 3D.

11


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ Na2SiF6

1.1 Thị trường sản phẩm Na2SiF6 tại Việt Nam
1.1.1 Giới thiệu về sản phẩm Na2SiF6
Sodium Fluorosilicate, có tên gọi khác là Sodium Silicofluoride (cơng thức:
Na2SiF6; khối lượng phân tử: 188,06) là một sản phẩm tồn tại ở dạng bột tinh thể
màu trắng, không mùi, rất nguy hại cho sức khỏe con người và môi trường. Na2SiF6
được sản xuất từ H2SiF6 (tạo thành trong quá trình sản xuất phân lân và DAP) và
các muối Natri như NaCl, Na2SO4 hoặc Na2CO3.

1.1.2 Sơ lược về thị trường Na2SiF6 trên thế giới
Trên thế giới Na2SiF6 được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực như trong sản
xuất nhôm, thủy tinh và gốm sứ, sản xuất criolit, ngồi ra cịn sử dụng trong tuyển
khống, flo hóa nước.
Theo số liệu thống kê của Tổng cục hải quan [9], tổng công suất Na2SiF6 ở
Nga là 55.000 Tấn/năm nhưng nhu cầu sử dụng không vượt quá 7.000 – 8.000 Tấn
mỗi năm. Trong những năm 1997 - 1999, Nhật Bản sản xuất 5.000 Tấn Na2SiF6 mỗi
năm và còn phải nhập khẩu để dùng cho sản xuất nhôm. Ở Đông Âu, 90% lượng
Na2SiF6 được dùng cho sản xuất thủy tinh và sứ. Hunggari và Ba Lan phải nhập
Na2SiF6 để sản xuất criolit.
Hiện nay giá Na2SiF6 (99%) trên thị trường thế giới dao động từ 300 – 400
USD/Tấn.
1.1.3 Thị trường Na2SiF6 ở Việt Nam
1.1.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ Na2SiF6 tại Việt Nam
a. Tình hình sản xuất [5]
Ở Việt Nam, Na2SiF6 chủ yếu được sản xuất dưới dạng sản phẩm phụ của các
Nhà máy sản xuất phân bón chứa lân, tiêu biểu là ở Cơng ty Cổ phần Supe Phốt
phát và Hóa chất Lâm Thao. Hiện nay Cơng ty này đang có 2 xưởng sản xuất
12


Na2SiF6 với công suất thiết kế mỗi xưởng là 625 Kg/h. Công suất thiết kế tổng cộng
của 2 xưởng này vào khoảng 9.000 Tấn/năm. Do sản lượng Na2SiF6 phụ thuộc hoàn
toàn vào hàm lượng Flo trong quặng Apatit nên trên thực tế hiện nay năng suất
Na2SiF6 của Công ty này vào khoảng 3.900 Tấn/năm. Bên cạnh đó, do dây chuyền
sản xuất và các thiết bị đã cũ kỹ, lạc hậu nên hiện nay Công ty này hầu như chỉ sản
xuất ra sản phẩm Na2SiF6 95%.
b. Tình hình tiêu thụ và giá bán Na2SiF6 tại Việt Nam [5]
Ở nước ta, Na2SiF6 được ứng dụng trong một số lĩnh vực như sau:
-

Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất xi măng

-

Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất gốm sứ

-

Ứng dụng trong sản xuất thuốc diệt mối

Trong lĩnh vực sản xuất thuốc trừ mối, theo danh mục thuốc bảo vệ thực vật
được phép sử dụng ở Việt Nam (được ban hành kèm theo Thông tư số 36 /2011/TTBNNPTNT ngày 20 tháng 05 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát
triển Nông thôn) thì Sodium Fluorosilicate được sử dụng trong các loại:
-

PMC 90 dạng bột (hàm lượng Na2SiF6 50%) được đăng ký bởi Viện
Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.

-

PMs 100 dạng bột (hàm lượng Na2SiF6 80%).

Cả hai loại thuốc trên đều được đăng ký bởi Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt
Nam.
Khả năng tiêu thụ Na2SiF6 trong nước còn nhiều hạn chế, phần lớn lượng sản xuất
ra được xuất khẩu sang thị trường Trung Quốc.
1.1.3.2 Giá bán Na2SiF6 tại Việt Nam [5]
Hầu hết lượng Na2SiF6 sản xuất trong nước được xuất sang thị trường Trung
Quốc. Hiện nay, Công ty TNHH Vương Tài là đơn vị độc quyền trong việc tiêu thụ

sản phẩm Na2SiF6 của Cơng ty Cổ phần SUPE Phốt phát và Hóa chất Lâm Thao. Do
tình trạng độc quyền, đi kèm với chất lượng sản phẩm không cao (hầu như chỉ sản

13


xuất Na2SiF6 95%) nên hiện nay giá bán Na2SiF6 của Công ty này khá thấp, chỉ vào
khoảng trên 2 triệu đồng/Tấn năm 2012.
1.1.3.3 Dự báo nhu cầu Na2SiF6 tại Việt Nam [5]
Nhu cầu về Na2SiF6 đang có xu hướng tăng. Theo Quy hoạch phát triển Công
nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2016-2025 và định hướng đến năm 2030 thì
đến năm 2020 tổng sản lượng xi măng cả nước sẽ đạt 75 – 76 triệu Tấn. Công
nghiệp gốm sứ cũng khá phát triển. Ngành công nghiệp luyện nhôm cũng đang có
tín hiệu khởi động. Ở nước ta hiện nay, Na2SiF6 chủ yếu được ứng dụng trong sản
xuất thuốc trừ sâu, xi măng và gốm sứ. Trong tương lai, chúng ta cần ứng dụng
Na2SiF6 sản xuất các sản phẩm quan trọng hơn như AlF3, criolit để phục vụ cho
công nghiệp điện phân nhôm. Như vậy, việc đầu tư xây dựng Xưởng Na2SiF6 là cần
thiết.
1.2 Thị trường nguyên liệu [5]
Nguồn nguyên liệu để sản Na2SiF6 là Axit H2SiF6 và muối của kim loại Natri,
như muối công nghiệp NaCl, Na2SO4 hoặc Na2CO3. Axit H2SiF6 được sinh ra trong
dây chuyền sản xuất H3PO4. Luận văn này lựa chọn muối Na2SO4 làm nguyên liệu
để sản xuất Na2SiF6.
1.2.1 Thị trường muối Natri Sunfat (Na2SO4)
1.2.1.1 Thị trường Natri Sunfat trên thế giới
Thị trường các chất tẩy rửa dạng bột đang chi phối nhu cầu Natri Sunfat trên
thế giới. Những nơi có mức tăng trưởng nhu cầu cao nhất là các nước đang phát
triển, nhất là ở châu Mỹ La Tinh và châu Á. Các chất tẩy rửa hiện chiếm trung bình
50% đơi khi chiếm đến 80% nhu cầu Na2SO4 trong phần lớn các khu vực. Ngoài các
chất tẩy rửa, một thị trường quan trọng khác của Na2SO4 đó là ngành sản xuất thủy

tinh (chủ yếu là các loại kính phẳng). Na2SO4 cịn được sử dụng rộng rãi trong
ngành dệt, sản xuất các loại hóa chất như natri bicacbonat, Chì Sunfat, Bari Sunfat
và Natri Nhơm Sunfat.

14


Hình 1.1 Tình hình tiêu thụ Natri Sunfat trên thế giới năm 2011
Trung Quốc
Trung Quốc là nước sản xuất Na2SO4 lớn nhất thế giới và là một trong những
thị trường tăng trưởng nhanh nhất đối với sản phẩm này. Ngành sản
xuất Na2SO4 của Trung Quốc bị chi phối chủ yếu bởi Tập đồn Nafine Chemical
Industry với tổng cơng suất khoảng 1,5 triệu tẩn/năm. Ngồi ra, cịn có nhiều nhà
sản xuất khác, ví dụ như Sichuan Chuanmei với cơng suất 450.000 tấn năm.
Nhà nhập khẩu chính đối với sản phẩm Na2SO4 của Trung Quốc là Công ty
Manuchar NV của Bỉ. Công ty này hiện nhập khẩu khoảng 400.000 tấn/năm từ
Trung Quốc, trong đó hơn 50% là của Tập đồn Nafine. Những nước nhập khẩu
nhiều Na2SO4 từ Trung Quốc là những nước châu Mỹ La Tinh như Braxin,
Côlômbia, Ecuađo, Pêru và Achentina. Sau những nước này là những nước châu Á
như Thái Lan, Việt Nam, Inđônêxia. Gần đây Hàn Quốc cũng tăng cường
nhập Na2SO4 của Trung Quốc.
Bắc Mỹ
Tổng nhu cầu Na2SO4 trên thị trường Bắc Mỹ đạt khoảng 600.000 tấn/năm.
Nhìn chung, thị trường này không tăng trưởng nhiều, với tốc độ tăng trưởng chỉ đạt
1%/ năm. Nhưng cách đây 5 – 6 năm, thị trường này đã suy giảm với tốc độ
2%/năm.
Thị trường Na2SO4 tại các tiểu bang phía Tây và Trung Tây Mỹ được cung
cấp chủ yếu bởi Na2SO4 tự nhiên của Cơng ty Searley Valley Minerals (SVM). Do
chi phí vận chuyển cao nên các tiểu bang đơng dân phía Đơng Mỹ được cung cấp
chủ yếu bởi các nhà sản xuất Na2SO4 ở dạng sản phẩm phụ.

15


Nhà sản xuất Na2SO4 tự nhiên lớn nhất của Mỹ là Công ty SVM với sản lượng
230.000- 250.000 tấn/ năm, sản xuất từ nước muối của hồ Searles Lake, California.
Một nửa sản lượng của Công ty này được xuất khẩu, nửa còn lại tiêu thụ trong thị
trường Mỹ. SVM xuất khẩu Na2SO4 chủ yếu sang thị trường Nam Mỹ. SVM cũng
sản xuất các loại khoáng khác, chủ yếu là borat và sô đa. Công ty Cooper Natural
Resource sản xuất Na2SO4 tại cơ sở của mình ở hồ Cedar, phía Tây Texas, với công
suất khoảng.160.000 tấn/ năm. Thị trường nội địa của Mỹ chiếm 50% doanh số
Na2SO4 của Cơng ty, ngồi ra Cơng ty cịn cung cấp cho các nước châu Mỹ La
Tinh, nhất là Mêhicô, nơi mà ngành sản xuất vải, chất tẩy rửa và thủy tinh của Mỹ
đang chuyển một phần các cơ sở sản xuất của họ sang đó để tận dụng nhân cơng giá
rẻ.
Tại Canađa, nhà sản xuất Na2SO4 tự nhiên lớn nhất là Công ty Saskatchewan
Minerals and Millar Western Saskatchewan với công suất 150.000 tấn, sản lượng
năm 2003 đạt 110.000 tấn.
Thị phần của các nhà sản xuất Na2SO4 dạng sản phẩm phụ ở Mỹ khá lớn, với
tổng công suất khoảng 386.000 tấn/năm. Nhà sản xuất lớn nhất trong số này là
Cơng ty Elementis Chromium, có cơng suất 100.000 tấn /năm. Nhà máy này áp
dụng các công nghệ tinh chế hiện đại nhất để sản xuất Na2SO4 sạch với chất lượng
ổn định.
Châu Mỹ La Tinh
Thị trường Na2SO4 tại Châu Mỹ La Tinh là một trong những thị trường tăng
trưởng nhanh nhất trên thế giới, phản ánh sự phát triển kinh tế và sự phổ biến ngày
càng tăng của các loại chất tẩy rửa dạng bột. Mêhicô là động lực chính của thị
trường này, với nhu cầu tăng 3%/năm và mức tiêu thụ là 550 – 600 nghìn tấn
Na2SO4. Ngoài ra, Braxin cũng là thị trường lớn với nhu cầu lên đến 350.000 tấn/
năm, trong đó 130.000 tấn được nhập từ Tây Ban Nha, 110 tấn nhập từ Mỹ,

Mêhicô, Chilê, và 110.000 tấn nhập từ Trung Quốc.
Châu Âu
Nhà sản xuất Na2SO4 lớn nhất châu Âu Công ty Crimidesa với công suất
500.000 tấn/năm. Công ty này sản xuất Na2SO4 từ mỏ muối Glauber ở Burgos, Tây
Ban Nha. Công ty xuất khẩu khoảng 250.000 tấn Na2SO4/ năm sang châu Mỹ La
16


Tinh, còn lại tiêu thụ ở châu Âu và một số khu vực khác như Bắc Phi. Bản thân thị
trường Tây Ban Nha chỉ tiêu thụ 30.000 tấn Na2SO4/năm. Từ năm 1998, Công ty
Crimidesa cũng liên doanh sản xuất Na2SO4 tại TQ với Tập đoàn Nafine Chemicals
của TQ.
Tất cả 3 nhà sản xuất Na2SO4 tự nhiên khác ở Tây Âu đều hoạt động ở Tây
Ban Nha. Trong số đó Cơng ty Minera de Santa Marta cũng sản xuất Na2SO4 từ mỏ
muối Glauber ở vùng Burgos với sản lượng 200.000 tấn/ năm, Công ty Sulquisa sản
xuất từ mỏ muối Glauber ở vùng Madrit, cịn Cơng ty FMC Foret sản xuất từ
tenarđit.
Ngồi Tây Ban Nha, chỉ có một nhà sản xuất Na2SO4 tự nhiên quy mô lớn ở
châu Âu là Công ty Alkim (Thổ Nhĩ Kỳ) với sản lượng khoảng 300.000 tấn/năm.
1.2.1.2 Thị trường Natri Sunfat tại Việt Nam
Tình hình sản xuất
Hiện nay, ở Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất Natri Sunfat, để đáp ứng nhu
cầu natri sunphat cho cả nước, chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn, chủ yếu là từ thị
trường Trung Quốc.
Tình hình tiêu thụ
Natri sunphat được ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực sau:
-

Ngành sản xuất các chất tẩy rửa:

Natri Sunfat được sử dụng nhiều trong lĩnh vực sản xuất các loại bột giặt, chất
tẩy rửa, và có thể chiếm tới 60% thành phần trong các loại bột này. Ứng dụng của
Natri Sunfat trong thị trường chất tẩy rửa có sự tăng trưởng ổn định. Đây thị trường
tiêu thụ chính của Natri Sunfat ở nước ta, chiếm khoảng 70% thị trường tiêu thụ. Có
thể kể đến một vài công ty nhập khẩu Natri Sunfat lớn trong lĩnh vực sản xuất chất
tẩy rửa như: Công ty TNHH Manuchar Việt Nam, Cơng ty Cổ phần Xà phịng Hà
Nội, Cơng ty Cổ phần Hóa chất cơng nghiệp Tân Long, Công ty TNHH Văn Minh,
Công ty Cổ phần Bột giặt NET.
-

Ngành dệt may:

17


Công ty TNHH Dệt nhuộm Nam Phương là đơn vị chính nhập khẩu Natri
Sunfat trong ngành dệt may.
-

Ngành sản xuất thủy tinh.

-

Ngành sản xuất giấy:

Ứng dụng của Natri Sunphat trong lĩnh vực này ngày càng giảm do kết quả
của sự cải tiến công nghệ và những quy định về môi trường.
Tình hình nhập khẩu
Lượng Natri Sunfat nhập khẩu trong 3 năm trở lại đây dao động trong khoảng
250.000 – 270.000 tấn/năm (chủ yếu là loại 99%), tăng đáng kể so với năm 2009

(vào khoảng 167.000 tấn).
Đơn vị: Tấn
300,000

271,598.70
248,865.10

250,000
200,000

195,651.80
167,023.90

249,230.20

150,000
100,000
50,000
0
2008

2009

2010

2011

2012

Hình 1.2 Tình hình nhập khẩu Natri Sunfat tại Việt Nam

Qua nghiên cứu Tình hình nhập khẩu từ một số thị trường cho thấy Trung
Quốc là nguồn cung ứng Natri Sunfat lớn nhất vào Việt Nam, chiếm thị phần
khoảng 99%. Phần còn lại là từ các nước: Đài Loan, Nhật Bản, Ấn Độ và một số
quốc gia khác.

18


Trung Quốc
Khác

Trung Quốc 99%

Hình 1.3 Thị phần cung cấp Natri Sunfat vào Việt Nam năm 2012
Trong số các đơn vị nhập khẩu Natri Sunfat, Công ty TNHH Manuchar Việt
Nam là công ty nhập khẩu lớn nhất cả nước trong những năm gần đây. Lượng nhập
hàng năm của Công ty này vào khoảng 125 – 126 ngàn tấn, phục vụ cho việc sản
xuất chất tẩy rửa (sản xuất xà phòng, bột giặt).
Bảng 1.1 Các cơng ty nhập khẩu chính tại Việt Nam năm 2012
Đơn vị: Tấn
Địa chỉ

Doanh Nghiệp
Cty TNHH Manuchar Việt

157 Nguyễn Tất Thành, P.18, Q.4,

Nam

TP.HCM, Việt Nam

Công ty cổ phần xà phòng

233B Đường Nguyễn Trãi - Quận

Hà Nội

Thanh Xuân - Hà Nội

Cơng ty cổ phần hóa chất
Tân Long
Cơng ty TNHH Văn Minh

126.351

27.794

1/N7A Nguyễn Thị Thập, Trung
Hịa, Nhân Chính, Q. Thanh

13.487

Xn, Hà Nội
55 Phùng Hưng – Hồn Kiếm –
Hà Nội

Cơng ty cổ phần bột giặt

Đường số 8, Khu cơng nghiệp

NET

Biên-Hịa 1, Đồng Nai, Việt Nam

Công ty TNHH ViCo

Lượng

Số 94, Đường 208, An Đồng, An

9.054,3

8.778
8.392,118

Dương, Hải Phịng

Cơng ty cổ phần sản xuất

40 Kim Biên, Phường 13, Quận 5,

thương mại Phương Đông

Thành phố Hồ Chí Minh
19

7.986,9


Địa chỉ

Doanh Nghiệp
Công ty cổ phần bột giặt

Khu phố 4, Phường Linh Trung,

LIX

Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí

Lượng
5.200

Minh
Cơng ty TNHH dệt nhuộm
Nam Phương

Khu Công Nghiệp Nhơn Trạch 2,
Đường 319B, H. Nhơn Trạch,
Đồng Nai

Cơng ty TNHH hóa chất

78 Ba Vân, Phường 14, Quận Tân

Tân Phú Cường

Bình, Thành phố Hồ Chí Minh

Công ty TNHH Tân Hùng

Thái

Công ty TNHH Sản XuấtThương Mại Nguyễn Phát

Lô H1, Đường số 1, KCN Lê
Minh Xuân, Huyện Bình Chánh,
69/69 Nguyễn Cửu Đàm, Phường
Tân Sơn Nhì, Quận Tân Phú,

Khẩu Thương mại Sản xuất

Bình Trị Đồng B, Quận Bình Tân,

Hóa Chất Đắc Trường Phát

TP.HCM

Gia Huy

Cơng ty TNHH Một thành
viên Vật tư và Xuất Nhập
khẩu Hóa chất
Cơng ty TNHH Samil Vina

3.519

2.435,5

Thành Phố Hồ Chí Minh.
1229C Quốc Lộ 1A KP 5, Phường

và Dịch vụ Xuất Nhập khẩu

3.589,4

TP. HCM

Công ty Cổ Phần Xuất Nhập

Công ty TNHH Thương mại

5.089,65

423 Tân Chánh Hiệp 21, Khu phố
4, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận

2.388

2.212

12, TP. HCM
Số 4 Phạm Ngũ Lão - Quận Hoàn

1.850

Kiếm, Tp. Hà Nội
KCN Long Thành, Đường 5,

1.814,6

Huyện Long Thành, Đồng Nai
Trung Quốc là nhà sản xuất Natri Sunfat lớn nhất thế giới và cũng là nhà xuất
khẩu lớn nhất thế giới vào thị trường Việt Nam. Số liệu thống kê năm 2012 cho thấy
8 Công ty đứng đầu về lượng xuất khẩu Natri Sunfat vào Việt Nam đều đến từ
Trung Quốc, trong đó tiêu biểu là Công ty Manuchar HongKong Limited, Unilever
20


Asia Private Limited và PMC Industry Limited. Chỉ tính riêng 3 Công ty này đã
chiếm hơn 73% tổng lượng nhập khẩu Natri Sunfat vào nước ta.
Bảng 1.2 Các nhà xuất khẩu chính sang thị trường Việt Nam năm 2012
Đơn vị: Tấn
Tên công ty

Xuất xứ

Manuchar HongKong Limited Suite 2005, The
Centrium, 60 Wyndham STR, Central,

Trung Quốc

Lượng
84.088

HongKong
Unilever Asia Private Limited

Trung Quốc

55.270

Trung Quốc

50.853

PMC Industry Limited 22F Tien Chu Comm
BLDG 173-174 Gloucested Road, Wanchai,
Hong Kong
D-King Trade (HongKong) CO.,Limited
Hoasenyeu Investment and Trading Company
Limited CHINA

Trung Quốc

Trung Quốc

Jiangsu Bohan Industry Trade CO., LTD No.37
Moxiang Road, Xuanwu Distric, Nanjing,

Trung Quốc

10.250

8.572

8.302,8

CHINA.
Kun Ming Yu Yang Trade CO.,LTD Room B5,
16th Floo, Dantong Xiandaicheng Building, No

548, Baiyun Road, Kunming, Yuanna Province,

Trung Quốc

7.125,118

P.R CHINA
Pingxiang Yinda Trade Co., Ltd

Trung Quốc

6.240

Giá nhập khẩu Natri Sunfat tại Việt Nam
Nước ta chủ yếu nhập khẩu Natri Sunfat chất lượng cao (Na2SO4 99%) phục
vụ trong công nghiệp sản xuất xà phòng, bột giặt. Hiện nay, giá nhập khẩu Na2SO4
99% vào Việt Nam vào khoảng 2,4 triệu đồng/tấn. Mức giá có xu hướng tăng

21


trưởng ổn định qua các năm từ 2008 đến 2012, chủ yếu ảnh hưởng bởi các nước
xuất khẩu và sự mất giá của Việt Nam Đồng so với đồng Đô La Mỹ.
Đơn vị: Triệu đồng
3,000
2,500
2,000

2,28

1,95

1,500
1,000

2,46

1,4

1,55

500
0
2008

2009

2010

2011

2012

Hình 1.4 Giá nhập khẩu Natri Sunfat vào Việt Nam qua các năm
Theo phương án sản phẩm và các yếu tố đầu vào của Luận văn thì ngun liệu
Natri Sunfat sử dụng là dạng muối cơng nghiệp Na2SO4 95%. Ở Việt Nam hiện nay,
việc nhập khẩu muối Natri Sunfat hàm lượng thấp chủ yếu phục vụ trong cơng
nghiệp sản xuất Ắcqui chì. Dưới đây là giá nhập khẩu Natri Sunfat 90% trong 5
năm trở lại đây:
Đơn vị: Triệu đồng

2.28 2.20

2.5
2
1.5

1.67
1.40

2.46

1.95 1.85

2.08

Trung bình

1

Trên 90%

0.5
0
2008 2009 2010 2011 2012

Hình 1.5 Giá nhập khẩu natri sunphat trên 90% tại Việt Nam

22

1.2.2 Kết luận về thị trường nguyên liệu tại Việt Nam
Qua phân tích về tình hình ngun liệu ở trên cho thấy sử dụng NaCl là nguồn
nguyên liệu sẵn có trong nước, đơn giá thấp hơn so với Na2SO4. Tuy nhiên, phương
án này sẽ sinh ra lượng nước thải chứa hàm lượng Cl- rất lớn, gấp khoảng 90 lần so
với hàm lượng Cl- cho phép trong nước thải công nghiệp. Việc thu hồi và xử lý Clrất khó, địi hỏi đầu tư dây chuyền xử lý phức tạp và tốn kém.
Nếu sử dụng nguyên liệu Na2SO4 thì, nước thải trong trường hợp này chứa
dung dịch H2SO4 loãng, nồng độ khoảng 4,68% khơng cần thiết phải xử lý và có thể
quay trở lại dây chuyền sản xuất Axit Phốtphoric để cùng với H2SO4 đặc 98,5% của
Xưởng Acid sunfuric đưa sang tiến hành phản ứng phân giải quặng Apatit. Việc tận
dụng lại lượng H2SO4 trong nước thải sẽ giảm được tiêu hao H2SO4 cho sản xuất
DAP.
Vì lợi ích lâu dài và đảm bảo yếu tố môi trường đang ngày càng được quan
tâm hơn trong các Nhà máy công nghiệp hiện đại, trên cơ sở phân tích trên ta lựa
chọn Na2SO4 làm nguyên liệu cho Xưởng sản xuất Na2SiF6 tại Nhà máy DAP số 2.
1.3 Phân tích lựa chọn phương pháp cơng nghệ
1.3.1 Sơ đồ công nghệ tổng quát
Để phản ứng với dung dịch H2SiF6 18% nhằm tạo ra sản phẩm Na2SiF6, hầu
hết các Nhà máy phân bón trong nước và trên thế giới đều sử dụng các loại nguyên
liệu ở dạng muối vơ cơ hịa tan chứa Ion Na+ và đều áp dụng sơ đồ nguyên lý công
nghệ tổng quát và phổ biến như sau:

23


Hình 1.6 Sơ đồ cơng nghệ chung sản xuất Na2SiF6
Dựa vào cơ sở nguyên lý công nghệ tổng quát theo sơ đồ nêu trên, sự khác
nhau giữa các dây chuyền sản xuất chỉ phụ thuộc vào việc lựa chọn loại muối Na
nào làm nguyên liệu. Lựa chọn nguyên liệu muối Na khác nhau, các dây chuyền sản
xuất sẽ có những sai khác về tiêu hao nguyên liệu, động lực, chủng loại, kích thước
các thiết bị, lượng chất thải phát sinh trong dây chuyền và phương pháp xử lý nước

thải. Việc lựa chọn nguyên liệu muối Na nào để sử dụng tùy thuộc vào các điều kiện
kinh tế kỹ thuật của Luận văn và chính sách bảo vệ mơi trường của quốc gia có địa
điểm xây dựng Nhà máy.
Vì vậy, đối với đề tài này việc lựa chọn phương pháp công nghệ sẽ không phải
là vấn đề trọng tâm mà sự phân tích tập trung vào việc lựa chọn sử dụng nguyên
liệu muối Na nào là phù hợp cho dây chuyền sản xuất của đề tài nêu ra.

24