Báo Cáo Thực Tập Đạm Phú Mỹ

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................3

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ..........................4

I. Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy:..................................................4

II. Các phân xưởng chính của nhà máy:..................................................................4

III. Một số đặc điểm của nguyên liệu cũng như sản phẩm của nhà máy:............5

IV. Một số cải tiến nhà máy đã thực hiện:...............................................................7

V. An toàn lao động trong nhà máy:........................................................................7

V.1. Các quy định chung........................................................................................7

V.2. Các yếu tố nguy hiểm trong sản xuất:..........................................................8

V.3. Các phương tiện và biện pháp bảo vệ người lao động:.............................10

PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC CỦA NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ

MỸ................................................................................................................................12

Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm

Phú Mỹ.........................................................................................................................12

Chương 2: Công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm Phú Mỹ.................14

I. Khử lưu huỳnh(S):...............................................................................................14

I.1.Quá trình hydro hóa:......................................................................................15

I.2. Quá trình hấp thụ H2S:..................................................................................19

II. Công đoạn reforming..........................................................................................21

II.1. Mô tả công nghệ quá trình reforming........................................................21

II.2. Cấu tạo thiết bị reforming...........................................................................29

II.3. Xúc tác reforming.........................................................................................33

II.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình reforming.........................................35

III. CHUYỂN HOÁ CO..........................................................................................37

III.1. Tổng quan công nghệ..................................................................................37

III.2. Lưu trình công nghệ...................................................................................41

III.3. Thiết bị phản ứng........................................................................................44

1


III.4. Một số vấn đề khi vận hành.......................................................................47

IV. TÁCH CO2.........................................................................................................49

IV.1. Tổng quan về quá trình tách CO2..............................................................49

IV.2. Mô tả công nghệ..........................................................................................50

IV.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cụm tách CO2.................................................52

IV.4. Thiết bị chính...............................................................................................54

V. Metan hóa............................................................................................................58

V.1. Mục đích:.......................................................................................................58

V.2. Mô tả công nghệ tổng quát:.........................................................................58

V.3. Thiết bị Metan hóa.......................................................................................60

V.4. Xúc tác...........................................................................................................61

VI. Công đoạn tổng hợp Amoniắc..........................................................................62

VI.1. Lý thuyết quá trình.....................................................................................62

VI.2. Tổng hợp amoniắc.......................................................................................63

VI.3. Bình tổng hợp Amoniắc 10-R-5001...........................................................68

VI.4. Làm lạnh......................................................................................................73

VI.5. Thu hồi amoniắc..........................................................................................76

VII. CÔNG NGHỆ CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG THU HỒI CO2..................80

VII.1. Mục đích, ý nghĩa của phân xưởng..........................................................80

VII.2. Công nghệ chung của cụm thu hồi CO2...................................................80

VII.3. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của cụm thu hồi CO2..................................................................................................................83

VII.4. Dung môi hấp thụ KS-1............................................................................87

VII.5. Thiết bị chính trong phân xưởng.............................................................88

VII.6. Thuyết minh dây chuyền công nghệ........................................................90

KẾT LUẬN..................................................................................................................93

2


LỜI NÓI ĐẦU

Đối với sinh viên, thực tập tốt nghiệp là một giai đoạn có ý nghĩa quan trọng

trong quá trình học tập và trau dồi kiến thức. Đây là dịp để sinh viên chúng em có cơ

hội tiếp cận với thực tế, tiếp cận với các thiết bị kỹ thuật, công nghệ của các quá trình

công nghiệp, điều kiện công nghệ, phương thức vận hành thực tế…Từ đó, sinh viên có

những tầm nhìn mới mẻ hơn, sâu sắc hơn về các phương tiện kỹ thuật, cách thức nhìn

nhận một vấn đề trong quá trình làm việc, cách vận dụng những kiến thức đã được học

trong nhà trường vào thực tế công nghiệp. Các thông tin, kinh nghiệm mang lại từ các

đợt thực tập thực sự bổ ích cho sinh viên sau khi ra trường, làm việc.

Trong thời gian thực tập tại Nhà máy, chúng em được tìm hiểu công nghệ sản

xuất ammoniac Haldor Topsoe của nhà máy và được hướng dẫn vận hành khởi động

phân xưởng. Từ đó giúp chúng em có cái nhìn tổng quan và linh hoạt hơn các yếu tố

ảnh hưởng đến các cụm nhỏ trong xưởng, đến cả xưởng ammoniac. Chúng em còn

phần nào hình dung được công việc của một DCS (kỹ sư vận hành), kỹ sư công

nghệ…

Sau thời gian thực tập tại Nhà máy đạm Phú Mỹ được sự chỉ bảo tận tình,

hướng dẫn một cách cặn kẽ của các cán bộ, kỹ sư vận hành giúp chúng em bổ sung

những kiến thức thực sự hữu ích và quan trọng cho hành trang của mình sau khi ra

trường làm việc.

Chúng em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Nhà máy đạm Phú Mỹ đặc biệt

là các anh chị tại phòng công nghệ sản xuất, các anh chị cô chú bên phòng an toàn đã

tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đợt thực tập này.

Chúng em cũng xin được cảm ơn các thầy cô bộ môn Công nghệ hữu cơ – hóa dầu đã

tạo điều kiện cho chúng em cơ hội được đi thực tế tại nhà máy.

Phú Mỹ, ngày 14 tháng 05 năm 2013

3


Nhóm sinh viên thực tập

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

I. Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy:

Nhà máy Đạm Phú Mỹ thuộc PVFCCo (Tổng Công ty Phân bón và Hóa chất

Dầu khí – đơn vị thành viên của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) được đặt tại Khu Công

nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.

Nhà thầu : Technip Italia và Samsung Engineering Hàn Quốc với tổng vốn đầu

tư là 370 triệu USD và công suất thiết kế ban đầu là 740.000 tấn ure/năm, với diện tích

khuôn viên 63 ha.

Nhà máy sử dụng công nghệ Haldor Topsoe Đan Mạch sản xuất ammoniac với

công suất là 1350 tấn/ngày và công nghệ Snampogrety Italia sản xuất ure với công suất

2200 tấn/ngày. Đây là các công nghệ hàng đầu trên thế giới về sản xuất phân đạm với

dây chuyền khép kín, nguyên liệu chính đầu vào là khí tự nhiên, không khí, nước và

đầu ra là ammoniac và ure. Với chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tự tạo điện

năng và hơi nước giúp nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất.

Nhà máy được khởi công xây dựng theo hợp đồng EPCC giữa Tổng công ty

Dầu khí Việt Nam và tổ hợp nhà đầu tư Technip/Samsung.

Khởi công xây dựng nhà máy: 3/2001.

Ngày nhận khí vào nhà máy: 24/12/2003.

Ngày ra sản phẩm ammonia đầu tiên 4/2004.

Ngày ra sản phẩm ure đầu tiên: 4/6/2004.

Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/9/2004.

Ngày khánh thành nhà máy: 15/12/2004.

4


II. Các phân xưởng chính của nhà máy:

Nhà máy gồm 3 phân xưởng chính là xưởng ammonia, xưởng ure, xưởng phụ

trợ và các phòng/xưởng chức năng khác.

- Phân xưởng tổng hợp ammoniac:

Có chức năng tổng hợp ammoniac và sản xuất CO2 từ khí tự nhiên, hơi nước và

không. Sau khi tổng hợp, ammoniac và CO2 sẽ được chuyển sang phân xưởng ure.

- Phân xưởng tổng hợp ure:

Có chức năng tổng hợp ure từ ammoniac và CO2.Dung dịch ure tạo thành sau khi đã

được cô đặc trong chân không sẽ được đưa đi tạo hạt.Quá trình tạo hạt được thực hiện

bằng phương pháp đối lưu tự nhiên trong tháp tạo hạt cao 105m.Phân xưởng ure có thể

đạt công suất tối đa 2.385 tấn/ngày.

Mục tiêu đề ra trong năm nay của nhà máy là đạt công suất: 770.000 tấn ure/năm.

- Phân xưởng phụ trợ:

Có chức năng cung cấp nước làm lạnh, nước khử khoáng, nước sinh hoạt, cung cấp khí

điều khiển, nito và xử lý nước thải cho toàn bộ nhà máy, có nồi hơi nhiệt thừa, nồi hơi

phụ trợ và một turbine khí phát điện công suất 21MWh, có bồn chứa ammoniac cho

phân xưởng ure khi công đoạn tổng hợp của xưởng ammonia ngừng máy.

III. Một số đặc điểm của nguyên liệu cũng như sản phẩm của nhà máy:

Khí tự nhiên: CH4, C2H6, C3H8, C4H10…

Khí đồng hành mỏ Bạch Hổ, khí tự nhiên từ bồn trũng Nam Côn Sơn và các bể khác

thuộc thềm lục địa phía Nam.

Bảng 1: Yêu cầu kỹ thuật đối với khí tự nhiên

Chỉ tiêu kỹ thuật AMF GPP

Nhiệt độ (oC) tại giao diện 18 36 18 36

Áp suất (barg) tại giao diện 25.0 (tối đa 40) 25.0 (tối đa 40)

5


24.5 (tối đa 39.2) 24.5 (tối đa 39.2)

Điểm sương (oC) ở 25 barg -1 -42

Khối lượng phân tử (g/mol) 20.65 18.68

Giá trị nhiệt tổng (MJ/Nm3) 46.92 42.85

Thành phần AMF GPP

1 C1 78.9813 83.3113

2 C2 12.2025 14.5668

3 C3 5.7575 1.5965

4 i – C4 1.0255 0.1077

5 n – C4 1.2753 0.1091

6 i – C5 0.1818 0.0127

7 n – C5 0.1678 0.012

8 C6 0.09 0.0051

9 N2 0.3034 0.2647

10 CO2 0.0149 0.0141

11 H2O - -

Với AMF là trường hợp vận hành bất thường của nguồn khí.Công suất của nhà

máy đã được tính toán trong giai đoạn thiết kế cơ sở.

GPP trường hợp vận hành bình thường của nguồn khí, nồng độ lưu huỳnh cao nhất là

24ppm.

Ammoniac:

NH3 %kl 99.8 (tối thiểu)

H2O % kl 0.2 (tối đa)

Dầu ppmkl 5 (tối đa)

CO2:

CO2 thể tích khô 99% (tối thiểu)

Khí trơ (thể tích) 1% (tối đa)

6


Nước bão hòa

Ure hạt:

Hàm lượng nitơ 46.3%kl (tối thiểu)

Hàm lượng biuret 1%kl (tối đa)

Hàm lượng ẩm 0.4%kl (tối đa)

Phân bố kích thước hạt 90%kl (tối thiểu) giữa 1.4 mm và 2.8 mm

Phân bố kích thước hạt 2%kl (tối thiểu) dưới 1 mm

Nhiệt độ hạt 65oC tối đa (với công suất danh nghĩa)

IV. Một số cải tiến nhà máy đã thực hiện:

Ngoài các hạng mục ban đầu, nhằm nâng cao chất lượng, đa dạng hóa sản

phẩm, sử dụng tối đa các nguồn lực của PVFCCo, đáp ứng một cách thuận lợi và hiệu

quả cho công tác sản xuất kinh doanh và cải thiện môi trường làm việc cho người lao

động. Tổng công ty đã hoàn thiện việc cải tạo, nâng cấp và đầu tư hạng mục và hệ

thống công nghệ trong nhà máy:

- Hệ thống thu hồi khói thải CO2 để nâng công suất nhà máy từ 740.000 tấn/năm lên

đến 800.000 tấn/năm đồng thời góp phần bảo vệ môi trường. (từ quý IV năm 2010).

V. An toàn lao động trong nhà máy:

V.1. Các quy định chung

1. Thời gian làm việc.

- Giờ hành chính: Từ 08h00 đến 17h00

- Giờ đi ca: Ca 1: Từ 07h00 đến 19h00

Ca 2: Từ 19h00 đến 07h00

2. Trang phục.

- Khi vào nhà máy phải đeo biển tên theo quy định.

7


- Khi làm việc trong khu vực công nghệ phải mang đầy đủ phương tiện bảo vệ

cá nhân như: giầy bảo hộ, mũ cứng, nút tai/ bịt tai chống ồn, kính và quần áo BHLĐ…

3. Khi ra vào cổng nhà máy trong giờ làm việc, phải có giấy phép của Thủ trưởng đơn

vị.

4. Cấm những người không có trách nhiệm, những người có mùi bia rượu, có biểu hiện

tâm thần vào nhà máy, khi vào nhà máy làm việc phải trong trạng thái khỏe mạnh.

5. Khi xảy ra tai nạn hoặc sự cố phải bình tĩnh xử lý và báo cáo theo quy định.

6. Cấm hút thuốc và mang diêm quẹt hay các dụng cụ gây ra tia lửa, mang vũ khí, chất

nổ hoặc các chất kích thích, chất gây mê, gây nghiện, chất ma túy…vào nhà máy.

7. Chấp hành nghiêm chỉnh các nội quy, kỷ luật lao động, các quy trình thao tác, quy

trình kỹ thuật an toàn. Thực hiện đúng theo nhiệm vụ và quyền hạn được phân công.

Cấm không được tự ý đóng mở, thao tác sử dụng các máy móc, thiết bị không thuộc

phạm vi mình quản lý, không đùa giỡn trong khi làm việc.

8. Phải biết cách bảo quản tốt, sử dụng đúng các dụng cụ cá nhân cần thiết cho công

việc. Tuân thủ tuyệt đối các quy định an toàn trong khi làm việc.

9. Không được đi lại hay đứng gần những nơi kích cẩu, nơi rò rỉ, nơi thử áp hoặc đang

rò khí, dung dịch.

10. Cấm không được lái xe và các phương tiện vận chuyển khác khi không có giấy

phép. Các loại xe chạy trong nhà máy phải tuân thủ các quy định giới hạn tốc độ và

trang bị lưới chống tia lửa khi vào khu vực công nghệ.

11. Tuân thủ hệ thống cấp giấy phép làm việc. Phải đặt các biển cảnh cáo cho công

việc liên quan công nghệ và điện, không được di dời các biển báo này khi không được

phép của người có thẩm quyền.

12. Nắm rõ vị trí, cách sử dụng các thiết bị an toàn, thiết bị chữa cháy và số điện thoại

liên lạc, cấm sử dụng chúng không đúng mục đích.

13. Trước khi vào nhà máy phải được nghỉ ngơi thích đáng để đảm bảo sức khỏe cho

công việc. Hết giờ làm việc phải rời khỏi khu vực sản xuất.

V.2. Các yếu tố nguy hiểm trong sản xuất:

1. Yếu tố nhiệt:

8


Nhiệt độ cao có thể làm cho người bị bỏng, bị rối loạn quá trình trao đổi nhiệt,

gây khó thở, choáng váng, nhức đầu…

2. Dòng điện:

Khi dòng điện tác dụng lên cơ thể người tuỳ theo điện áp nó có thể gây ra tác động:

- Nhiệt: đốt cháy cơ thể, mạch máu dây thần kinh, tim, não.

- Điện phân: phân hủy chất lỏng trong cơ thể làm phá vỡ thành phần máu và các mô.

- Sinh học: gây co giật cơ bắp đặc biệt là cơ tim, phổi ngừng hoạt động, cơ quan hô

hấp và tuần hoàn nếu dòng điện truyền qua não làm phá hủy trực tiếp hệ thần kinh

trung ương.

3. Cháy nổ:

- Cháy là quá trình kết hợp của chất cháy với oxy trong không khí hoặc các chất oxy

hóa khác mà kết quả là tỏa nhiệt và phát quang. Cháy chỉ xảy ra khi hội tủ đủ 3 yếu tố

sau: chất cháy, chất oxy hóa và môi chất cháy.

- Chất cháy có mặt hầu như khắp nơi nên nếu không có biện pháp phòng cháy sẽ xảy

ra cháy.

- Nổ: Sự biến đổi vật chất cực kỳ nhanh chóng biến năng lượng của nó thành công cơ

học để tác động vào môi trường xung quanh. Đặc biệt hay xảy ra tại nhà máy sử dụng

nguyên liệu khí, khí nén.

4. Chất độc, nguy hiểm trong nhà máy:

- Chất độc có thể ở dạng rắn, lỏng, bụi, khí, hơi và sương.

- Chất nguy hiểm có thể phân loại vào một trong các loại sau: cháy hoặc nổ, ăn mòn,

độc, oxy hóa, có hại…

- Chất độc xâm nhập vào cơ thể con người qua đường hô hấp, tiêu hóa và da.

- Chất độc xâm nhập vào cơ thể gây rối loạn hoạt động bình thường, gây tổn hại hoặc

hủy hoại các mô tạng trong cở thể con người, gây nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính

tùy theo mức độ độc hại của chúng.

- Trong sản xuất có sử dụng các chất ăn mòn theo yêu cầu của công nghệ như: các chất

có tính axit, tính kiềm... Chất ăn mòn gây mài mòn thiết bị, máy móc. Gây bỏng, kích

ứng hoặc ăn mòn da

9


5. Tiếng ồn và rung:

- Tiếng ồn trong nhà máy gây ra bởi máy móc, máy công cụ. Nó gây tổn thương đến

thính giác dẫn đến ù tai, đau tai thậm chí là điếc nếu tiếng ồn vượt quá tần số âm thanh

cho phép (> 85 dB).

- Rung: gây biến động chức năng sinh lý, mệt mỏi, rối loạn kinh nguyệt, sẩy thai, đẻ

non.

V.3. Các phương tiện và biện pháp bảo vệ người lao động:

1. Tín hiệu, báo hiệu.

- Mục đích: Nhắc nhở người lao động về mối nguy hiểm trực tiếp, khả năng nguy

hiểm, hướng dẫn thao tác, đoán nhận quy định về kỹ thuật và ký thuật an toàn.

-Các loại tín hiệu, báo hiệu :

Tín hiệu ánh sáng, âm thanh, chỉ báo (đồng hồ các loại), màu sơn, hình vẽ và chữ, tín

hiệu bằng tay.

2. Đưa ra khoảng cách và giới hạn an toàn.

- Mục đích: Xác định được các khoảng cách và giới hạn giữa người với công trình,

thiết bị, phương tiện và giữa chúng với nhau nhắm đảm bảo an toàn cho người và thiết

bị trong quá trình hoạt động.

- Các loại khoảng cách và giới hạn an toàn sau:

Khoảng cách an toàn của đường dây điện.

Khoảng cách an toàn cháy, nổ.

Khoảng cách an toàn phóng xạ.

Khoảng cách an toàn nổ mìn, phá đá.

3. Điều khiển từ xa.

- Mục đích: Đưa người lao động ra khỏi vùng nguy hiểm.

- Ứng dụng: Các công việc có nhiều yếu tố nguy hiểm độc hại mà khi người lao động

làm việc tại chỗ sẽ bị tai nạn hoặc ngộ độc thì phải sử dụng phương pháp điều khiển từ

xa

10


4. Kiểm tra, nghiệm thử.

- Mục đích: Xác định tình trạng kỹ thuật của thiết bị máy, các bộ phận của chúng và

công trình để kịp thời sửa chữa, thay thế khi hư hỏng.

- Kiểm tra, thử nghiệm được tiến hành định kỳ trước khi xuất xưởng, trước khi đưa

vào sử dụng các thiết bị.

- Kiểm tra bên ngoài, thử tải tĩnh, thử tải động cho các thiết bị nâng.

- Kiểm tra điện trở cách điện của dây dẫn điện.

- Kiểm tra điện trở cách điện của các trang bị cách điện.

- Kiểm tra các thiết bị chữa cháy theo định kỳ.

5. Những biện pháp tổ chức kỹ thuật.

- Bố trí các bộ phận nguy hiểm ở những vị trí mà người không ngẫu nhiên tiếp xúc.

- Dùng điện áp an toàn.

- Không phát sinh các yếu tố độc hại vượt giá trị cho phép.

- Vận dụng màu sắc an toàn vào thiết bị công nghệ:

- Tổ chức lao động an toàn trong sản xuất: Bố trí chỗ làm việc giữa các máy một cách

hợp lý. Bố trí lao động hợp lý, đúng nghề, đúng khả năng…

- Huấn luyện an toàn cho người lao động.

- Điều tra, thống kê, phân tích nguyên nhân gây ra tai nạn lao động.

- Xây dựng quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn về kỹ thuật an toàn…

6. Phương tiện bảo vệ cá nhân

- Bảo vệ đầu: Mũ bảo hộ dùng để chống chân thương do va đập cơ học, chống bẩn,

chống điện giật...

- Bảo vệ mắt: Kính bảo vệ, mặt nạ và tấm chắn bảo vệ mắt chống tác động của các vật

văng bắn như phôi, hóa chất… Tùy thuộc vào công việc mà chọn thiết bị bảo hộ khác

nhau.

- Bảo vệ cơ quan hô hấp: Khẩu trang, bình thở, bình tự cứu, mặt nạ phòng độc dùng để

chống hơi khí độc, bụi.

- Bảo vệ cơ quan thính giác: Nút tai, chụp tai để chống ồn.

11


- Bảo vệ chân tay: Giầy, ủng, găng tay các loại bảo vệ chân tay khỏi tác dụng của điện,

hóa chất, trượt ngã, tác nhân nóng, lạnh…

- Bảo vệ thân: Quần áo bảo hộ lao động chống bẩn, chống hóa chất…

PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC CỦA NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ

MỸ

Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm Phú Mỹ

Quá trình sản xuất NH3 gồm 6 giai đoạn:

- Khử S: khử các hợp chất chứa S có trong dòng nguyên liệu khí tự nhiên ban đầu do

các hợp chất này gây ngộ độc xúc tác cho các quá trình về sau.

- Reforming hơi nước (sơ cấp và thứ cấp): cung cấp nguyên liệu N2 và H2 cho quá

trình tổng hợp ammoniac từ nguyên liệu là khí tự nhiên, hơi nước và không khí.

- Chuyển hóa CO (ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp): chuyển CO sang dạng CO2 đồng

thời thu thêm một lượng H2 do CO gây ngộ độc xúc tác cho quá trình tổng hợp NH3.

- Tách CO2: do CO2 không có tác dụng trong quá trình tổng hợp NH3 với một lượng

lớn nó tiêu tốn năng lượng cho máy nén, ảnh hưởng đến xúc tác. Và thu CO2 cho quá

trình tổng hợp ure.

- Metan hóa: chuyển hóa CO, CO2 thành CH4 do chúng độc hại đối với xúc tác tổng

hợp NH3.

- Tổng hợp NH3.

Trong nhà máy, NH3 được sản xuất từ khí tổng hợp có chứa Nito và hydro với

tỷ lệ ~ 3:1 sau khi qua quá trình tinh lọc khí (làm giảm hàm lượng CO và CO 2).Khí

tổng hợp được sản xuất qua quá trình reforming hơi nước với nguyên liệu là khí tự

nhiên và hơi nước.

12


Hình 1: Sơ đồ chung của quá trình sản xuất NH3

13

Hydro hóa và hấp thụ S

Reforming sơ cấp và thứ cấp

Chuyển hóa CO nhiệt độ thấp và nhiêt độ cao

Tách CO2Metan hóa Tổng hợp NH3

Khí tự nhiên

Hydro Hơi nước Không khí (để đốt)

NH3 đến urê


Chương 2: Công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm Phú Mỹ

I. Khử lưu huỳnh(S):

Trong khí tự nhiên hầu như đều có chứa một lượng nhỏ các hợp chất của S có

thể lên tới 24ppm thể tích. Mà xúc tác của quá trình reforming hơi nước và chuyển hóa

CO nhiệt độ thấp ở phía sau cực kỳ nhạy với các hợp chất chứa S bởi chúng:

Làm giảm hoạt tính của xúc tác.

Hoặc gây ngộ độc xúc tác.

Do đó, cần loại bỏ các hợp chất chứa S bằng cách:

Chuyển các hợp chất hữu cơ chứa S sang dạng vô cơ H2S nhờ quá trình hydro hóa sau

đó H2S được tách ra bởi quá trình hấp thu bởi ZnO.

Với yêu cầu nồng độ của S trong nguyên liệu vào quá trình reforming là thấp hơn 0.05

ppm.

Công đoạn khử S bao gồm:

Thiết bị hydro hóa 10-R-2001 với xúc tác là TK-250 (oxit Co, Mo).

Hai thiết bị hấp thụ S 10-R-2002A/B nối tiếp nhauvới xúc tác HTZ-3 (ZnO).

Hình 2: Công đoạn khử Lưu huỳnh

14


I.1.Quá trình hydro hóa:

I.1.1. Mô tả quá trình:

Khí tự nhiên tại điểm giao nhận của nhà máy được đưa qua máy nén 10K –

4011 nếu như áp suất nhỏ hơn 38 barg để đảm bảo cho áp suất vào quá trình reforming

khoảng 38.5 barg. Sau đó được gia nhiệt bởi khói lò trong 10E-2004-2 rồi được trộn

với khí tuần hoàn chứa hydro đảm bảo cho tỷ lệ hydro.hydrocacbon bằng

0.005Nm3/kg trước khi được gia nhiệt đến nhiệt độ phản ứng trong 10E-2004-1 rồi

được đến 10R-2001 có chứa xúc tác TK-250.

Tại đó có các phản ứng sau xảy ra:

+ Phản ứng hydro hóa các hợp chất chứa S:

RSH + H2 RH + H2S

R1SSR2 + 3H2 R1H + R2H + 2H2S

R1SR2 + 2H2 R1H + R2H + H2S

(CH)4S + 4H2 C4H10 + H2S

COS + H2 CO + H2S

CO2 + H2 CO + H2O

RCl + H2 HCl + RH

+Phản ứng hydro hóa olefin thành pararafin

+ Phản ứng hydro hóa các hợp chất chứa N thành parafin và NH3.

I.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:

- Hàm lượng CO, CO2, H2 và H2O:

Trong quá trình này cần khống chế hàm lượng của CO, CO2 cũng như H2 và

H2O vì:

15


+ Hàm lượng của CO, CO2, H2 và H2O làm tăng hàm lượng S còn lại trong dòng khí ra

khỏi quá trình này do có phản ứng:

CO2 + H2 CO + H2O

CO2 + H2S COS + H2O

Và khi hàm lượng của CO lớn, có thể xảy ra phản ứng (phản ứng Boudouard)

2CO C + CO2

C sẽ được hình thành dưới dạng muội bám trên xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác.

+ Phản ứng metan hóa có thể không xảy ra bởi hàm lượng S có thể được duy trì ở mức

độ hiệu quả để ngăn phản ứng này.

Do đó cần khống chế hàm lượng tạp chất cực đại cho phép trong dòng nguyên liệu vào

thiết bị hydro hóa:

H2: 3 đến 4%

CO: 5%

CO2: 5%

- xúc tác:

Dạng trụ rỗng với thành phần hoạt tính: CoO, MoO3 trên bề mặt chất mang

Al2O3 với pha hoạt tính xúc tác: CoMoSx.

+ Hoạt tính lớn nhất của xúc tác đạt được ở khoảng nhiệt đô : 330 đến 360 oC và phụ

thuộc vào nồng độ của H2, giá trị này được duy trì ở 0.042 Nm3 H2 /Nm3 hydrocacbon

tương ứng với nồng độ của H2 là 3.94%.

Với khí tự nhiên, nồng độ H2 được duy trì trong khoảng 2 ÷ 5% phụ thuộc vào hàm

lượng S trong khí tự nhiên.

Và có thể vận hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ trên với xúc tác mới và cao hơn với

xúc tác đã bị già hóa.

16


+ Xúc tác TK-250 bị oxy hóa trong quá trình vận chuyển và hoàn nguyên lại hoạt tính

của xúc tác khi được sunfua hóa.

Ở trạng thái này, chất xúc tác có thể tự bốc cháy vì vậy nó cần được bảo quản hay dỡ

xúc tác trong điều kiện không tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ lớn hơn 70oC.

- Khi hàm lượng S trong khí tự nhiên ban đầu đạt yêu cầu thì vẫn cần duy trì dòng H2

vào thiết bị hydro hóa 10R-2001 vì ở nhiệt độ lớn hơn 300oC nếu không có H2 thì

hydrocacbon sẽ bị cracking nhiệt tạo muội C bám vào xúc tác làm giảm hoạt tính xúc

tác. Và khi vận hành chưa có H2 sẵn sàng thì cần khống chế nhiệt độ nhỏ hơn 300oC.

- Nhiệt độ của quá trình: là thông số quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác.

Ở nhiệt độ thấp, phản ứng hydro hóa sẽ xảy ra rất chậm và sự chuyển hóa sẽ không tối

ưu, điều này có thể dẫn đến lượng lưu huỳnh hữu cơ trong dòng nguyên liệu ra khỏi

quá trình khử lưu huỳnh còn cao (> 5ppm) sẽ gây ngộ độc S cho xúc tác reforming.

Tại nhiệt độ tương đối cao, xúc tác hydro hóa có xu hướng hỗ trợ phản ứng cracking.

CH4 C + 2H2

Vì vậy, cần kiểm soát nhiệt độ vận hành của quá trình để đảm bảo hiệu quả.

- Do đó, quá trình vận hành cần kiểm soát các thông số chính sau:

+ Kiểm soát áp suất vào quá trình khử S cuả khí tự nhiên để đảm bảo giữ áp ổn định

khi đi qua công đoạn khử S đến đầu hút của máy nén khí tổng hợp 10K-4031 và áp của

khí tự nhiên vào reforming ở khoảng 38.5 barg.

+ Kiểm soát áp suất của dòng tuần hoàn có chứa H2: để đảm bảo áp cho quá trình phía

sau.

+ Kiểm soát tỷ lệ hydro/hydrocacbon bằng cách kiểm soát lưu lượng của hai dòng

nguyên liệu ban đầu.

+ Nhiệt độ của dòng nguyên liệu ban đầu (hỗn hợp khí tự nhiên và H2) vào thiết bị 10-

R2001 bằng cách điều chỉnh lượng nguyên liệu qua thiết bị trao đồi nhiệt 10E-2004-1.

17


Ngoài ra còn phải theo dõi chênh lệch nhiệt độ ở đỉnh và đáy của thiết bị, thường là rất

nhỏ hoặc không do mất nhiệt ra ngoài môi trường (vì lượng S trong khí tự nhiên là

nhỏ). Và có đặt cảnh báo nhiệt độ mức cao ở đáy của thiết bị tránh trường hợp quá

nhiệt cho xúc tác.

Có điểm lấy mẫu để theo dõi hoạt tính xúc tác trong thiết bị hydro hóa ở đầu ra của

thiết bị.

I.1.3. Xúc tác TK – 250:

TK – 250 là chất xúc tác xử lý hydro dựa trên hỗn hợp Coban – Molypden trên

nền chất mang là nhôm oxyt.TK – 250 được dùng để hydro hóa lưu huỳnh, nitơ và các

hợp chất không no khác từ khí tự nhiên cho đến naphta.

Ưu điểm của xúc tác dạng vòng:

Làm giảm trở lực qua thiết bị phản ứng

Xúc tác dạng vòng có khả năng chịu được cao hơn với việc tăng trở lực do các

hạt rắn có mặt trong dòng nguyên liệu.

Một số đặc điểm của xúc tác:

- Đường kính: OD x ID (mm) = 4.8 x 2.4

- Dạng hoạt tính: CoMoSx.

- Chất mang: Al2O3.

- Chất xúc tác đã được sử dụng có thể cháy tự phát tại nhiệt độ lớn hơn 70 oC

nên khi tháo xúc tác cần được làm lạnh đến nhiệt độ bình thường trước khi được lấy

ra.

Xúc tác đã qua sử dụng không được tái sinh, được thải bỏvì không đem lại hiệu

quả kinh tế.

Chống đỡ xúc tác tại đáy: sử dụng lưới đỡ xúc tác, lưới thép, trên đó là một lớp hạt

nhôm hoặc gốm ngăn không cho xúc tác không bị lọt qua lưới.

Lớp bảo vệ bên trên lớp xúc tác: đặt một lớp các hạt nhôm hoặc gốm có tác dụng bảo

vệ chất xúc tác khỏi sự rung động và giúp phân phối các thiết bị đo lưu lượng.

18


I.2. Quá trình hấp thụ H2S:

I.2.1. Mô tả quá trình:

Khí tự nhiên sau khi được hydro hóa được chuyển sang thiết bị hấp thụ H2S 10-

R2002A/B với xúc tác là HTZ-3.

Hai thiết bị này được mắc nối tiếp nhau và H2S chủ yếu được hấp thụ trong thiết bị 10-

R2002A.

Vai trò của thiết bị 10-R2002B:

Bảo vệ trong trường hợp khí ra khỏi thiết bị 10-R2002A còn dư.

Dùng khi thiết bị 10-R2002A bị cô lập để thay xúc tác.

- Nhiệt độ vận hành bình thường 400oC với các phản ứng:

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O

ZnO + H2S ZnS + H2O

ZnO + COS ZnS + CO2

I.2.2.Xúc tác:

HTZ-3 (ZnO): dạng ép dài 4mm.

Chất xúc tác này không phản ứng với oxy hay hydro ở bất cứ nhiệt độ nào nên

ZnS không tự bốc cháy được vì vậy không có yêu cầu đặc biệt nào khi dỡ xúc tác.

Nhưng không nên sử dụng hơi nước cho thiết bị 10-R2002A/B do ZnO dễ bị hydrat

hóa tạo thành Zn(OH)2 dạng không có hoạt tính.

Mà khi vận hành bình thường hàm lượng S trong dòng khí giảm theo hằng số cân

bằng:

=1.5x 10-6 tại 360oC.

Vì vậy, cần hạn chế hàm lượng hơi nước đưa vào thiết bị 10-R2002 A/B.

19


Khả năng hấp thụ H2S phụ thuộc vào:

Nhiệt độ đầu vào R2002A.

Độ xốp của xúc tác.

Diện tích bề mặt của xúc tác ZnO.

Xúc tác tại hai thiết bị 10R-2002A/B cũng được chống đỡ tại đáy và bảo vệ ở đỉnh như

trong thiết bị 10R-2001.

I.2.3.Các thông số cần theo dõi của quá trình:

- Kiểm soát áp suất đầu ra của 10R-2002A/B cũng chính là kiểm soát áp suất đầu vào

của quá trình reforming và các công đoạn phía sau.

- Theo dõi nhiệt độ tại đầu vào, đầu ra của thiết bị 10-R2002A và nhiệt độ đầu ra của

thiết bị 10-R2002B.

- Có các điểm lấy mẫu để theo dõi hoạt tính xúc tác của khử S tại đầu ra của các thiết

bị.

I.2.4. Thời gian thay xúc tác phụ thuộc vào:

- Độ chênh áp qua xúc tác: do xúc tác chỉ chịu được ở một mức chênh lệch áp suất

nhất định (liên quan đến độ bền của xúc tác).

- Hoạt tính xúc tác: xúc tác của quá trình hydro hóa hay hấp thụ H2S đều phải đảm bảo

cho hàm lượng S trong khí ra khỏi nhỏ hơn 0.05ppm.

Trong quá trình vận hành nhà máy, người ta nhận biết xúc tác bị giảm hoạt tính

bằng cách quan sát thay đổi nhiệt độ, áp suất của quá trình. Khi vận hành có sự thay

đổi bất thường của nhiệt đô, áp suất sau khi kiểm tra các thông số đầu vào mà ổn định

thì nguyên nhân chính là do xúc tác.

Với biến động của nhiệt độ thì do hoạt tính của xúc tác bị giảm. Còn áp suất thì có thể

là do ảnh hưởng của việc hình thành muội carbon bám trên xúc tác hay do xúc tác bị

vỡ làm tăng trở lực trong thiết bị.

20


II. Công đoạn reforming

II.1. Mô tả công nghệ quá trình reforming

a) Sơ đồ công nghệ:

Hình 3: Sơ đồ dây chuyền công nghệ công đoạn Reforming

b) Mô tả công nghệ:

Trong công đoạn reforming, khí đã qua khử lưu huỳnh sẽ chứa các thành phần

cần thiết chuẩn bị thành khí tổng hợp nhờ quá trình reforming xúc tác của hỗn hợp

hydrocacbon với hơi nước và không khí.

Qúa trình này được chia thành 2 phân đoạn chuyển hóa:

+Reforming sơ cấp: xảy ra ở thiết bị 10-H-2001

21


+Reforming thứ cấp: xảy ra ở thiết bị 10-R-2003

*) Reforming sơ cấp:

Nguyên liệu đầu vào là khí tự nhiên đã qua công đoạn loại bỏ lưu huỳnh, hàm

lượng lưu huỳnh xuống dưới 0,05 phần triệu.

Thông số nguyên liệu đầu vào:

+Nhiệt độ: T=525OC

+Áp suất: P=34,8 barg

+Thành phần dòng nguyên liệu vào sau khí đã trộn khí tự nhiên với hơi nước

(tham khảo số liệu ở bản vẽ PFD):

Bảng 2: Thành phần dòng nguyên liệu vào quá trình reforming

Thành phần Lưu lượng (Nm3/h) Nồng độ mol (%)

H2 1324 3,97

N2 524 1,57

CO2 74 0,22

Ar 6 0,02

CH4 26241 78,72

C2H6 4585 13,76

C3H8 503 1,51

n-C4H10 31 0,1

i-C4H10 34 0,1

C5+ 9 0,03

H2O 108210

Các phản ứng diễn ra trong quá trình:

(1) CnHm + H2O Cn-1Hm-2 + CO + 2H2 – Q

(2) CH4 + 2H2O CO + 3H2 – 206,8 KJ/mol

(3) CO + H2O CO2 + H2 + 40,5 KJ/mol

22


Phản ứng (1), hydrocacbon bậc cao chuyển hóa từng bậc xuống thành

hydrocacbon bậc thấp và cuối cùng chuyển thành metan và tiếp tục được chuyển hóa ở

phản ứng (2).Đối với hydrocacbon bậc cao phản ứng bắt đầu xảy ra ở 500oC và đối với

metan phản ứng bắt đầu xảy ra ở 600oC.

Phản ứng (1) và (2) là những phản ứng thu nhiệt mạnh còn phản ứng (3) là phản

ứng tỏa nhiệt nhẹ. Phản ứng chính xảy ra là phản ứng (2), do vậy quá trình này là thu

nhiệt, quá trình chuyển hóa cho hiệu suất cao khi nhiệt độ cao và áp suất thấp. Cũng từ

phản ứng (1) & (2) ta thấy lượng hơi nước cần dung dư để đạt độ chuyển hóa cao.Tuy

nhiên lượng hơi dư quá nhiều sẽ tốn kém và có thể gây ảnh hưởng đến xúc tác nên ta

nên dung một lượng hơi nước dư thích hợp.Trong sản xuất người ta duy trì tỉ lệ steam/

cacbon là 2,9.

Trong reforming sơ cấp, nhiệt cần thiết cho phản ứng được cung cấp dưới dạng

gián tiếp từ lò đốt. Sự chuyển hóa trong reforming sơ cấp sẽ được điểu chỉnh sao cho

không khí sẽ cấp nhiệt cho reforming thứ cấp để đảm bảo yêu cầu tỷ lệ H2/N2 là 3/1.

Điểu này còn phải khống chế lượng metan như là khí trơ trong khí tổng hợp ở mức

càng thấp càng tốt. Hàm lượng metan trong khí công nghệ được không chế bằng hằng

số cân bằng của phản ứng (2) theo lý thuyết và theo thực tế. Tỷ lệ chuyển hóa thích

hợp khi nồng độ metan còn khoảng từ 7-15%. Đối với cân bằng của phản ứng (2) hàm

lượng metan giảm đi khi tăng nhiệt độ, tăng hơi nước và giảm áp suất.

Có 2 trường hợp vận hành cho hàm lượng metan ở đầu ra của thiết bị reforming

sơ cấp là khác nhau:

+Khi vận hành với thiết bị thu hồi hydro (HRU) làm việc và sử dụng khí thải đã

được xử lí như là khí nguyên liệu cho reforming thì khí công nghệ ra khỏi reforming ở

khoảng nhiệt độ là 780oC và hàm lượng metan khoảng 15% mol tính theo khí khô.

+Khi vận hành mà thiết bị thu hồi hydro không làm việc và sử dụng khí thải

không được xử lí như là khí nhiên liệu cho reforming thì khí công nghệ ra khỏi

reforming ở nhiệt độ khoảng 800oC và hàm lượng metan khoảng 13% mol tính theo

khí khô.

23


Trên thực tế nhà máy Đạm Phú Mỹ vận hành ở trường hợp 1.

Trong khi vận hành reforming sơ cấp các bon có thể một phần phía ngoài và

phía trong xúc tác theo phản ứng phân hủy HC ở nhiệt độ cao. Cacbon nằm phiá ngoài

hạt xúc tác sẽ làm tăng tổn thất áp suất trong lớp xúc tác và phía trong hạt xúc tác và

như vậy sẽ làm giảm hoạt tính của xúc tác và độ bền cơ học của nó.

Theo nhiệt động học, việc hình thành cacbon sẽ không thể xảy ra ở điều kiện

nếu cân bằng đạt đến từng bước. Nếu xúc tác bị nhiễm độc ví dụ như sulphur, nó sẽ bị

mất hoạt tính và việc hình thành cacbon có thể xảy ra.Ngoài ra việc hình hành cacbon

có thể xảy ra khi tỉ lệ hơi nước/ cacbon thấp hoặc xúc tác không được hoàn nguyên

trọn vẹn hoặc một phần bị oxy hóa hoặc quá trình cấp nhiệt từ lò đốt không được đồng

đều gây quá nhiệt cục bộ ở một số điểm.

Hỗn hợp khí tự nhiên và hơi nước sau khi được cấp nhiệt ở thiết bị trao đổi

nhiệt 10-E-2001 ở khoảng 535oC, 34,8 barg và đi vào đỉnh của các ống thẳng đứng

chứa xúc tác và đi ra khỏi ống ở nhiệt độ 783oC, 30,9 barg. Khí công nghệ được dẫn

trực tiếp đến thiết bị reforming thứ cấp.

Nhiệt cung cấp cho quá trình reforming sơ cấp được cấp gián tiếp thông qua lò

đốt. Khí nhiên liệu cho lò đốt reforming được cũng cấp theo 2 nguồn riêng biệt, một

nguồn là khí tự nhiên (khí sơ cấp) và một là khí off-gas (nguyên liệu thứ cấp). Khí off-

gas là hỗn hợp của khí thải từ bộ phận tách CO2 dùng hóa chất MDEA, khí off gas từ

bộ phận thu hồi hydro và khí tổng hợp dư được lấy từ đầu nguồn của máy nén khí tổng

hợp.

*) Reforming thứ cấp:

-Thông số đầu vào: T=783oC, P=30,9 barg:

Thành phần khí công nghệ đưa vào như bảng sau:

24


Bảng 3: Thành phần khí công nghệ

Thành phần Lưu lượng (Nm3/h) Phần mol (%)

H2 70549 65,09

N2 524 0,48

CO 9630 8,88

CO2 11616 10,72

Ar 6 0,01

CH4 16068 14,82

H2O 75945

Khí công nghệ đi ra khỏi reforming sơ cấp được trộn với dòng không khí đã

được cấp nhiệt lên đến 550oC ở thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2002.Tại phía trên thiết bị

reforming thứ cấp xảy ra phản ứng cháy nâng nhiệt độ hỗn hợp khí lên khoảng 1100oC

trước khi đi xuống lớp xúc tác phía dưới thiết bị.

Phản ứng cháy chính xảy ra:

CH4 + 2O2 2H2O + CO2 +Q

2H2 + O2 2H20 +480KJ/mol

Trong reforming thứ cấp nhiệt cho phản ứng reforming được cung cấp trực tiếp

từ quá trình đốt khí công nghệ với không khí ở phía trên của thiết bị.Trong khoảng

không gian trống phía trên của thiết bị reforming thứ cấp người ta lắp béc đốt 10-J-

2001, tại đó không khí trộn một phần vào khí công nghệ. Ở đây xảy ra chủ yếu là phản

ứng cháy quả là nhiệt độ tăng lên. Từ không này, khí công nghệ đi qua lớp xúc tác

phía dưới mà ở phản ứng reforming xảy ra hoàn toàn và làm nguội hỗn hợp khí. Nhiệt

độ hỗn hợp khí ra khỏi reforming thứ cấp vào khoảng 958oC và hàm lượng metan chỉ

còn lại khoảng 0,6% mol tính theo khí khô.

Khí ra khỏi reforming thứ cấp chứa khoảng 13,5% mol CO và 7,5% mol CO2,

chính vì vậy sẽ có nguy cơ hình thành muội cacbon theo phản ứng Boudouard như sau:

2CO CO2 + C

25


Khi hỗn hợp khí nguội xuống.

Dưới việc lựa chọn điều kiện phản ứng, phản ứng có thể thực hiện ở nhiệt độ

thấp hơn 790oC và trên 500-560oC do điều kiện cân bằng và điều kiện thực tế, dưới

nhiệt độ này phản ứng xảy ra chậm.

c) Thu hồi nhiệt thừa

Nhiệt thừa của khói thải từ buồng bức xạ nhiệt trong reformer sơ cấp và của khí

công nghệ đi ra từ reformer thứ cấp được dùng để hâm nóng các dòng công nghệ khác

nhau và tạo ra hơi nước siêu cao áp.

- Thu hồi nhiệt thừa khói thải

Bộ gom khói thải từ hai buồng bức xạ nhiệt đi vào công đoạn thu hồi nhiệt thừa

khói thải, tại đây nhiệt thừa khói thải được sử dụng để:

+ Hâm nóng hổn hợp khí tự nhiên/hơi nước trước khi đi vào reformer sơ cấp.

+ Hâm nóng không khí công nghệ cho reformer thứ cấp 10-R-2003.

+ Quá nhiệt cho hơi nước cao áp

+ Hâm nóng hổn hợp khí tự nhiên/hydro tuần hoàn trước khi đi vào hydrohoá/

hấp phụ sulphur 10-R-2001.

+ Hâm nóng nước cấp nồi hơi của công đoạn thu hồi nhiệt thừa công nghệ.

Tại đầu ra nhiệt độ khói thải giảm xuống khoảng 162 oC.

Công đoạn thu hồi nhiệt thừa khói thải được nối với ống khói thông qua quạt

khói 10-K-2001. Nó hút khói ra môi trường thông qua ống khói reforming 10-SK-

2001.

- Thu hồi nhiệt thừa công nghệ

+ Khí công nghệ rời công đoạn reforming đi vào lò hơi nhiệt thừa, 10-E-2008

và bộ quá nhiệt hơi nước 10-E-2009.

+ Hơi nước bảo hoà ở áp suất 118 barg được sinh ra trong 10-E-2008.

26


+ Trong 10-E-2009 hơi nước được quá nhiệt từ 324 lên 376 oC.

+ Bao hơi 10-V-2001 được dùng chung cho 10-E-2008/2010 và lò hơi nhiệt

thừa tổng hợp amoniắc 10-E-5001.

+ Khí công nghệ được làm nguội đến 360 oC trong bô quá nhiệt 10-E-2009

trước khi đi vào chuyển hoá CO nhiệt độ cao 10-R-2004.

d) Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Nguyên liệu khí tự nhiên ban đầu ở 36oC và áp suất 24, 5 barg đi vào đầu hút của

máy nén khí tự nhiên 10-K-4011. Máy nén khí tự nhiên K-4011 là máy nén li tâm và

được kéo bằng môtơ điện. Máy nén này chỉ hoạt động khi áp suất khí tự nhiên thấp

hơp 38 barg. Tại đầu ra của máy nén khí tự nhiên có nhiệt độ là 68,6 oC, áp suất 39,2

barg đi vào thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2004-2 ở lò khí thải reformer sơ cấp. Nhiệt độ

khí đi ra khỏi E-2004-2 là 350oC, khí tự nhiên được trộn với một dòng khí hydro từ

cụm thu hồi hydro có nhiệt độ 47oC, áp suất 43,6 barg. Hỗn hợp khí sau khi trộn đi vào

thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2004-1 nâng nhiệt độ lên đến 400oC, áp suất lúc này là 38,

2 barg đi vào cụm khử hydro. Ở cụm này gồm 3 thiết bị: thiết bị hydro hóa R-2001,

hỗn hợp khí đi vào thiết bị này, các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ sẽ được đưa về dạng

H2S nhờ xúc tác hydro hóa. Sau đó hỗn hợp khí sẽ được chuyển qua hai thiết bị hấp

thụ H2S R-2002-A/B, hỗn hợp khí đi ra khỏi hai thiết bị này có nồng độ lưu huỳnh chỉ

còn 0,05 ppm có nhiệt độ là 390oC. Dòng hơi nước cao áp ở 370oC và 38 barg đến từ

turbine hơi nước chạy máy nén khí tổng hợp 10-STK-4031 cùng với một dòng hơi cao

áp đến từ tháp T-7001 sẽ được trộn với dòng khí ra khỏi 10-R-2002B. Hỗn hợp khí sau

khi trộn sẽ được đưa sang thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2001 nâng nhiệt độ lên 535oC rồi

được dẫn vào các ống xúc tác của reformer sơ cấp. Ở đây xảy ra quá trình chuyển hóa

khí tự nhiên bằng hơi nước, quá trình này là quá trình thu nhiệt nên nhiệt cấp cho các

phản ứng được cấp gián tiếp từ lò đốt reformer. Nhiệt được truyền bằng bức xạ nhiệt

qua thành ống xúc tác và bằng đối lưu nhiệt giữa khí công nghệ với khí thải của lò đốt.

Trong các ống xúc tác reformer, phần lớn khí tự nhiên sẽ tác dụng với hơi nước thành

khí tổng hợp. Nồng độ khí metan tại đầu ra của reformer sơ cấp là 15%. Dòng khí

công nghệ ra khỏi thiết bị chuyển hóa reformer sơ cấp có nhiệt độ 783oC áp suất 30,9

27


barg sẽ đi vào thiết bị chuyển hóa reformer thứ cấp. Một dòng không khí từ đầu ra của

máy nén không khí 10-K-4021 ở 172oC và 32,4 barg được cấp nhiệt lên đến 550oC qua

hai thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2002-2 và 10-E-2002-1 đi vào thiết bị reformer thứ cấp.

Không khí trộn với dòng khí công nghệ thông qua béc đốt. Phía trên của reformer thứ

cấp xảy ra các phản ứng cháy giữa metan, hydro với oxy. Các phản ứng này tỏa nhiệt

mạnh, nâng nhiệt độ hỗn hợp khí lên đến khoảng 1100oC, nhiệt độ này đủ để cung cấp

cho quá trình chuyển hóa reforming phía dưới của thiết bị reformer thứ cấp. Không khí

có tác dụng cấp oxy cho các phản ứng cháy và cung cấp nitơ nguyên liệu cho quá trình

tổng hợp amoniac. Khí công nghệ sau khi ra khỏi thiết bị chuyển hóa thứ cấp có nồng

độ khí metan đạt yêu cầu là 0,6% mol tính theo mol khí khô. Nhiệt độ khí lúc này là

958oC, áp suất 30,4 barg. Được dẫn ngay vào thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2008 ngay sát

thiết bị chuyển hóa thứ cấp và thiết bị 10-E-2009 để tận dụng nhiệt sản xuất hơi nước

siêu cao áp. Dòng khí công nghệ trước khi đi vào cụm chuyển hóa CO có nhiệt độ

360oC ở 30,2 barg.

Khí nhiên liệu cung cấp cho quá trình đốt ở lò reformer sơ cấp bởi hai ống góp

riêng biệt, một cho khí tự nhiên (nhiên liệu sơ cấp) 30oC, áp suất 5 barg với lưu lượng

là 11272 Nm3/h và một cho khí off-gas (nhiên liệu thứ cấp). Nguồn khí off-gas là khí

được nhả từ công đoạn tách CO2 cao áp, khí tách ra từ công đoạn thu hồi hydro và khí

off-gas từ cụm thu hồi amoniac.Tất cả các nguồn khí off-gas được dùng làm khí nhiên

liệu, nó được đốt trong các bec đốt riêng biệt và cân bằng bởi khí tự nhiên. Việc đốt

trong reformer sơ cấp được điều chỉnh sao cho lượng metan ra khỏi reformer thứ cấp

khoảng 0,6% mol tính theo khí khô. Chú ý là phải khống chế quá trình đốt sao cho

nhiệt độ của khí tại đầu ra của các ống xúc tác là như nhau. Reforming sơ cấp bao gồm

hai buồng bức xạ nhiệt, mỗi buồng đốt đặt một hàng ống xúc tác tại các đường tâm.

Các bec đốt được lắp trên 6 dãy cho mỗi buồng. Các buồng đốt lắp 480 béc đốt, các

béc đốt được lắp với khoảng cách như nhau trong mỗi buồng đốt, sự sắp xếp này và

với một số lượng lớn béc đốt sẽ dễ dàng kiểm soát được profile nhiệt độ dọc theo các

ống xúc tác và phân phối nhiệt độ đồng nhất dọc theo chiều dài buồng đốt. Người ta có

thể điều chỉnh profin cháy dọc theo ống xúc tác bằng các van điều tiết tại phía trước

của mỗi ống góp khí nhiên liệu. Khói thải rời khỏi hai buồng đốt reformer sơ cấp ở

28


nhiệt độ khoảng 1027oC. Nhiệt của khói thải được sử dụng cho mục đích hâm nóng

trong công đoạn thu hồi nhiệt thải của reforming sơ cấp. Sau khi qua công đoạn thu

hồi nhiệt thừa, khói thải được chuyển qua cụm thu hồi CO2 từ khỏi thải hoặc xả ra

ngoài không khí qua ống khói 10-SK-2001 nhờ quạt khói 10-K-2001. Quạt khói tạo áp

suất trong buồng đốt reformer sơ cấp 0,025 bar thấp hơn áp của khí quyển. Độ chân

không thấp để tránh rò khói thải ra xung quanh.

II.2. Cấu tạo thiết bị reforminga) Thiết bị reforming sơ cấp:

Thiết bị reforming sơ cấp gồm có 180 ống xúc tác được đặt trong 2 buồng bức

xạ nhiệt, các bec đốt được lắp trên 6 hàng mỗi buồng, các buồng đốt có 480 bec đốt.

Các bec đốt được lắp với khoảng cách như nhau trong mỗi buồng đốt. Sự sắp

xếp này sẽ dễ dàng kiểm soát được profile nhiệt độ dọc theo chiều cao các ống xúc tác

và phân phối nhiệt độ đồng nhất dọc theo chiều dài buồng đốt.

Một phần nhiệt cháy phát ra từ các bec đốt truyền cho các ống xúc tác bằng bức

xạ nhiệt từ vách và bằng đối lưu nhiệt do khói thải. Phần còn lại (ngoại trừ tổn thất

nhiệt) rời khỏi buồng đốt khói thải.

Bên trong mỗi buồng bức xạ nhiệt là lớp gạch chịu lửu.Với nhiệt độ trong

buồng gần 1000oC thì thời gian làm việc của thiết bị khoảng 10000h.

*) Các thông số kỹ thuật khí thiết bị hoạt động:

-Áp suất: áp suất vận hành bình thường như sau:

+ P đầu vào (PI-2051): 34,8 barg

+ Tổn thất áp suất, PDI-2052: <4 barg

+ P buồng đốt, PIC-2031: duy trì ở áp suất -5mmH2O

Điều cần thiết là phải giữ áp suất vận hành thấp, nếu có khuynh hướng tăng quá

nhanh, các tình trạng bất thường có thể xảy ra như kết tụ cacbon, xúc tác bị nát, mất

hoạt tính.

29


Trong trường hợp này, cần thiết phải duy trì vận hành tạm tời bằng cách tăng tỷ

lệ hơi nước/cacbon.Thêm vào đó cũng phải phân tích khí công nghệ và hơi nước cao

áp tại đầu ra bao hơi để phát hiện nguyên nhân bất thường và tìm cách điều chỉnh

chúng.

-Nhiệt độ: Nhiệt độ vận hành bình thường như sau:

+Nhiệt độ đầu ra bộ TĐN 10-E-2001: 535OC

+Nhiệt độ bộ gom khí nóng: 783OC

+Nhiệt độ đầu ra bộ hâm nóng không khí 10-E-2002-1: 550OC

+Nhiệt độ thiết kế vỏ của ống xúc tác là 884oC

Mặc dù vỏ ống xúc tác có thể vận hành an toàn ở 884oC và 35 barg nhưng nên

giữ ở nhiệt độ càng thấp càng tốt, tương ứng với mức độ chuyển hóa để đảm bảo thời

gian vận hành lâu dài.

Khi nhiệt độ vỏ ống xúc tác tăng vượt quá nhiệt độ thiết kế ở áp suất thiết kế,

thời gian vận hành sẽ giảm xuống. Việc thay đổi nhiệt độ của vỏ từ ống này đến ống

khác có thể là do đốt không đều, xúc tác bị ngộ độc lưu huỳnh, hình thành cacbon hoặc

chênh lệch áp suất khác nhau ở mỗi ống.

Đây là sơ đồ thiết bị reforming sơ cấp:

30


Hình 4: Thiết bị Reforming sơ cấp

b) Thiết bị reforming thứ cấp:

Thiết bị có cấu tạo hình trụ rỗng, phía trên nhỏ, phía dưới lớn. Trong reforming

thứ cấp, không khí công nghệ và khí từ reforming sơ cấp được trộn với nhau trong 10-

J-2001 đặt phía trên của thiết bị phản ứng. Tại đây xảy ra phản ứng cháy đê nâng nhiệt

độ lên đến 1000-1100oC.Phía dưới thiết bị reforming thứ cấp là lớp xúc tác được đổ

đầy. Bên ngoài thiết bị reforming thứ cấp được sơn màu xanh đậm, khi có sự quá nhiệt

xảy ra trong thiết bị thì màu sơn bên ngoài sẽ bị thay đổi tùy theo khoảng nhiệt độ

khác nhau từ đó giúp ta có thể dễ dàng nhận ra và kiểm soát điểm quá nhiệt để có biện

pháp xử lý kịp thời.

31


Hình 5: Thiết bi Reforming thứ cấp

*) Các thông số kỹ thuật khi thiết bị hoạt động:

- Áp suất: áp suất không ảnh hưởng nhiều đến phản ứng trong thiết bị reforming thứ

cấp, áo suất đầu vào là 30,9 barg và áp suất đầu ra là 30,4 barg.

- Nhiệt độ: Nhiệt độ vận hành như sau:

+ Nhiệt độ đầu ra refprming sơ cấp: 958oC

+ Nhiệt độ vỏ reforming sơ cấp: 160oC

32


Nhiệt độ đầu ra thứ cấp phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ đầu vào của khí công

nghệ từ reforming sơ cấp và lưu lượng của khí công nghệ.Nói một cách khác, lưu

lượng không khí công nghệ sẽ kiểm soát tỉ lệ H2/N2 là 3/1 của khí đầu vào máy nén khí

tổng hợp. Nhiệt độ đầu ra của còn phụ thuộc vào hàm lượng metan dư tại đầu ra của

reforming sơ cấp.Nếu nhiệt độ đầu ra của reforming thứ cấp quá cao thì cần thiết phải

giảm quá trình đốt của reforming sơ cấp.

Lớp sơn cảm ứng nhiệt được phủ lên vỏ của reforming thứ cấp và đường ống

dẫn khí công nghệ trước khi đi vào công đoạn chuyển hóa CO.

Phản ứng cháy xảy ra phía trên thiết bị tỏa nhiệt làm nhiệt độ hỗn hợp tăng

mạnh và rất cao nên bề mặt phía bên trong của thiết bị reforming thứ cấp, người ta

phải lát thêm một lớp gạch chịu nhiệt. Nhiệt độ bề mặt (Vỏ) của thiết bị khoảng 160 oC

(thiết kế tối đa là lớp vỏ chịu được nhiệt độ tối đa là 300oC).Khuyết tật ở lớp gạch chịu

lửa có thể dẫn tới nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thiết kế và điều này có thể gây ra nhưng

thiệt hại về vỏ. Reforming thứ cấp được sơn một lớp sơn nhạy cảm nhiệt mà có thể

thay đổi màu sắc theo nhiệt độ của lớp vỏ để từ đó ta có thể đưa ra những biện pháp xử

lý thích hợp nhằm bảo vệ thiết bị và sự thay đổi nhiệt độ chỉ rõ khoảng nhiệt độ mà lớp

sơn phải chịu đựng, màu gốc là màu xanh dương. Khoảng màu của lớp sơn như sau:

+ Khoảng màu xanh dương: 160-200oC

+ Khoảng màu xanh đậm: 200-315oC

+ Khoảng màu trắng: 315-4800C

Nếu sự thay đổi màu sắc được nhìn thấy, việc làm lạnh lớp vỏ bình reformer

bằng không khí , hơi nước thấp áp hoặc nước là cần thiết cho đến khi việc sửa chữa có

thể thực hiện.

II.3. Xúc tác reforming

a) Xúc tác reforming sơ cấp

33


Bảng 4: Xúc tác Reforming sơ cấp

Xúc tác R-67R-7H RK-211 RK-201 or RK-

69-7H

R-67-7H

Chất mang MgAl2O4 MgAl2O4 MgAl2O4 MgAl2O4

Chất hoạt

động

Ni Ni NiO NiO

Chất hoạt

hóa

Không có K2O K2O Không có

Hình dạng: 7

lỗ

HxD, mm

16x11 16x11 16x11 16x11

20x13

Reforming sơ có tổng cộng 180 ống xúc tác reformer được lắp đặt trong hai buồng bức

xạ nhiệt.Phần trên của các ống xúc tác được nạp loại RK-211& RK-201, trong khi

phần đáy của các ống xúc tác được nạp bằng xúc tác R-67-7H.

Chất xúc tác đã được khử bền trong không khí đến nhiệt độ 80oC.Nếu nó được

tiếp xúc với không khí tại nhiệt độ cao hơn, nó sẽ bị oxy hóa, nhưng nhiệt độ sẽ không

ảnh hưởng gì đến xúc tác.

Chất xúc tác RK-201 bảy lỗ là một loại xúc tác kiềm tăng hoạt tính với hoạt

tính xúc tác cao đối với quá trình reforming khí nguyên liệu từ khí tự nhiên đến khí

đồng hành hóa lỏng.

RK-211 là dạng khử của RK-201, mà được tăng hoạt tính bởi các kim loại

hiếm. Sự khử được kiểm soát chặt chẽ.

Xúc tác bị ngộ độc bởi các nguyên nhân sau:

34


+ Ngộ độc bởi lưu huỳnh: quá trình xử lí lưu huỳnh ở công đoạn khủ lưu huỳnh không

đạt yêu cầu, hàm lượng lưu huỳnh lơn hơn 0,05 phần triệu sẽ làm cho xúc tác bị giảm

số tâm hoạt động và dẫn bị mất hoạt tính xúc tác.

+ Kết tủa cacbon: Kết tủa cacbon trong xúc tác có thể do các lý do sau đây:

. hoạt tính xúc tác không hiệu quả ở điều kiện vận hành bình thường do hoàn

nguyên không hiệu quả hoặc bị ngộ độc lưu huỳnh.

. Vận hành ở điều kiện bất thưtạiờng: tỷ lệ steam/carbon quá thấp; quá nhiệt tại

đỉnh reformer sơ cấp gây ra khuynh hướng phản ứng cracking nhiệt; Qúa tải, phụ tải

cao hơn áp suất riêng phần của các hydrocacbon bậc cao sẽ gây nguy cơ cracking

nhiệt; quá trình đốt không đồng đểu tại các bec đốt reforming gây quá nhiệt cục bộ tại

một vài điểm trên ống xúc tác.

b) Xúc tác reforming thứ cấp:

Reforming thứ cấp được nạp xúc tác RKS-2-7H. với chất mang là MgAl2O4 ,

thành phần hoạt tính là Ni, dạng 7 lỗ, kích thước 16×11, mm

Lớp xúc tác nằm trên hai lớp của các hạt nhôm với kích cỡ khác nhau và lưới

nhôm được đặt trên đỉnh của lớp xúc tác để giữ chất súc tác khỏi bị rung động và bảo

vệ chất xúc tác khỏi tiếp xúc với ngọn lửa.

Chất xúc tác bắt đầu bị phân rã trong khoảng nhiệt độ từ 1400oC-1500OC

Chất xúc tác đã được hoạt hóa không được phép tiếp xúc với không khí tại nhiệt

độ lớn hơn 1000C gây nên phát nhiệt. Vì nhiệt độ tạo ra do phản ứng oxy hóa không

được giải phóng khỏi bình reformer thứ cấp, nó có thể dẫn đến tình trạng quá nhiệt và

phá hủy chất xúc tác.

II.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình reforming

a) Lưu lượng khí tự nhiên

35


Nếu lưu lượng khí tự nhiên đến reformer sơ cấp quá thấp: khi lưu lượng khí tự

nhiên giảm thì lượng nhiệt được hấp thụ bởi phản ứng reforming thu nhiệt sẽ giảm

tương ứng. Do đó, các ống tuýp trong reformer sơ cấp và hệ thống phía dưới nguồn

của reformer này có thể bị quá nhiệt.

b) Lưu lượng hơi nước

Nếu lưu lượng hơi nước quá thấp đến reforming sơ cấp: khi lưu lượng hơi nước

đầu vào giảm xuống, tỷ lệ hơi nước/cacbon sẽ giảm theo, điều này gây nên hình thành

cacbon trên bề mặt chất xúc tác reformer sơ cấp. Lưu lượng quá thấp đến reformer sơ

cấp có thể gây nên rối loạn phân phối dòng chảy giữa các ống reformer, và do vậy, các

ống tuýp reformer với lưu lượng quá thấp sẽ bị quá nhiệt.

c) Tỷ lệ hơi nước/cacbon

Nếu tỷ lệ hơi nước/cacbon quá thấp, cacbon có thể hình thành trên bề mặt xúc

tác của reformer sơ cấp.

d) Áp suất khí tự nhiên nhiên liệu quá thấp

Nếu áp suất trong đầu nguồn nguyên liệu khí tự nhiên là quá thấp, sự cháy

ngược vào trong mỏ đốt có thể xảy ra.Các mỏ đốt có thể bị tắt và khí tự nhiên rò rỉ đến

lò đốt dẫn đến nguy cơ gây cháy nổ.

e) Sự thông gió trong reformer sơ cấp

Sự thông gió trong reformer quá thấp, áp suất lò đốt tăng cao hơn áp suất bên

ngoài môi trường, khí đốt thải nóng (1000oC) sẽ rò rỉ ra rất nhiều nơi khác nhau.Điều

này rất nguy hiểm cho nhân viên vận hành, tạo hỗn hợp nổ với không khí bên ngoài

hoặc gây thiệt hại đến vỏ thép của reformer.

f) Tỷ lệ gas/air

Nếu tỷ lệ gas/air mà thấp thì lượng không khí cấp cho lò phản ứng reforming

thứ cấp sẽ thừa oxy do đó sẽ gây quá nhiệt và làm hỏng xúc tác lẫn thiết bị. Ngoài ra

còn ảnh hưởng tới tỷ lệ hydro/nito.

36


III. CHUYỂN HOÁ CO

III.1. Tổng quan công nghệ

III.1.1. Mô tả công nghệ tổng quát

Cacbon monoxit trong khí quá trình rời khỏi bộ phận reforming được chuyển hoá

thành cacbon dioxit và hydro theo phản ứng chuyển hoá CO trong thiết bị phản ứng

10-R-2004 và 10-R-2005 theo phương trình phản ứng sau:

CO + H2O ↔ CO2 + H2 + Q

Cân bằng của phản ứng chuyển hoá chuyển về phía tạo thành nhiều CO2 hơn khi ở

nhiệt độ thấp và có nhiều hơi nước hơn, tuy nhiên, tốc độ phản ứng do đó sẽ tăng nếu

ở nhiệt độ cao.

Nhiệt độ tối ưu cho phản ứng chuyển hoá phụ thuộc vào hoạt tính của chất xúc tác

và thành phần của khí. Điều này có nghĩa là đối với phản ứng chuyển hoá CO sẽ có

một nhiệt độ tối ưu phụ thuộc vào hoạt tính xúc tác và tốc độ dòng chảy, nó sẽ cho ra

một độ chuyển hoá tối ưu. Do đó chuyển hoá CO được hình thành qua hai bước để

đảm bảo lượng dư CO thấp và hình thành sản phẩm phụ thấp.

Bước thứ nhất thực hiện trong thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao 10-R-2004,

được lắp đặt xúc tác SK-201-2 oxit crom tăng cường bằng oxit sắt.

Xúc tác SK-201-2 có thể hoạt động liên tục trong khoảng nhiệt độ 320-500 oC.Xúc

tác còn mới nên hoạt động ở nhiệt khí đầu vào khoảng 360 oC. Sau đó, do lão hoá xúc

tác mà nhiệt độ tối ưu đầu vào tăng lên, đồng thời nhiệt độ đầu ra không đạt đến 480 oC, hoạt tính xúc tác sẻ giảm từ từ. Sự lão hoá xúc tác tăng lên do ngừng máy, chủ yếu

là ngừng máy khẩn cấp.

Cốt lõi chính của phản ứng ở đây là gây ra nhiệt độ tăng lên từ 70-100 oC. Nhiệt độ

đầu ra có thể lên tới 480 °C với xúc tác này.

Bước thứ hai được thực hiện trong thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp, tại đây

được nạp hai loại xúc tác khác nhau.Lớp trên đỉnh là xúc tác crome LSK hoạt động

như là bảo vệ chống clo.

37


Lượng xúc tác lớn hơn là LK-821-2, nó bao gồm oxít đồng kẽm crôm hoặc nhôm

và nó có hoạt tính cao hơn.Nó có thể được dùng ở khoảng nhiệt độ thấp 170-250 oC.Nhiệt độ đầu vào nên khống chế ít nhất trên nhiệt độ điểm sương 15-20 °C của hơi

nước để giảm tối thiểu nguy cơ ngưng tụ hơi nước.

III.1.2. Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao

Bảng 5: Xúc tác SK-201-2

Tên xúc tác SK-201-2

Dạng Viên

Kích thước, mm 6x6

Thành phần Fe/Cu/Cr (No Cr+)

Tạp chất <150

Bình chuyển hoá CO nhiệt độ cao 10-R-2004 chứa chất xúc tác SK-201-2, được

lắp đặt trong một lớp cố định. Chất xúc tác là hỗn hợp crôm oxit được tăng cường sắt

oxit dưới dạng hạt đường kính 6mm và cao 6mm, dạng 7 lỗ nhỏ. Xúc tác được phân

phối ở trạng thái oxít nên nó không ảnh hưởng bởi không khí, hơi nước, CO2 và khí

trơ ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên do quá trình tái kết tinh có thể xảy ra nên xúc tác ở dạng

oxít không nên bị nung nóng ở nhiệt độ lớn hơn 400 oC.

Xúc tác được nạp là ở trạng thái oxít cao nhất.Quá trình hoàn nguyên được thực

hiện bằng khí công nghệ có chứa hydro vào lúc khởi động công đoạn reforming.

Xúc tác không nên tiếp xúc với khí hydro hoặc CO khô, chúng có thể làm hỏng xúc

tác.

Khi còn mới, xúc tác có thể hoạt động nhiệt độ khí đầu vào là 350 oC. Sau nhiệt độ

tối ưu đầu vào sẽ cao hơn, nhưng đồng thời nhiệt độ đầu ra không đạt đến 460 oC, hoạt

tính xúc tác sẽ không ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ.

Xúc tác lạnh đi có thể gia nhiệt bằng hơi nước kể cả khi oxyhoá và hoàn nguyên.

38


Các giọt nước ngưng tụ trên xúc tác nóng có thể làm phân huỷ xúc tác.Xúc tác rất

nhạy cảm với muối vô cơ có thể được hình thành trong hơi nước.Nồng độ Clo nhỏ hơn

10 ppm trong khí đầu vào sẽ không ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác.

Do chất xúc tác đã được hoạt hoá có tính tự bốc cháy, nó phải được vận chuyển

một cách hết sức cẩn thận trong khi dở xúc tác.

III.1.3. Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp

Bảng 6: xúc tác chuyển hóa CO nhiệt độ thấp

Tên xúc tác LSK LK-821-2

Dạng Ống tròn Ống tròn

Kích thước, mm 4.5x4.5 4.5x3.4

Thành phần Cu/Zn/Cr Cu/Zn/Al

Hai chất xúc tác được nạp vào trong bình chuyển hoá CO nhiệt độ thấp.Lớp trên

cùng là chất xúc tác nền crôm (chromium-based catalyst) (LSK).Xúc tác còn lại là LK-

821-2.Chất xúc tác LK-821-2 chứa đựng oxit đồng, và crôm hoặc nhôm.

Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp chứa tổng cộng là 35.7 M3 xúc tác.

Kiểu xúc tác LK-821-2 và LKS của Topsoe săn xuất

Xúc tác LKS bảo vệ cho xúc tác chuyển hoá CO chống lại clo và những giọt hơi

ngưng tụ.

Khi xúc tác ở trạng thái đã hoàn nguyên, thông thường nên tránh nhiệt độ trên 250 oC trừ phi xúc tác đã ở cuối đời.

Nhiệt độ vận hành bình thường nằm ở khoảng 170-250 oC.Tiếp xúc với nhiệt độ

300 oC trong thời gian ngắn sẽ không ảnh hưởng tổn hại đến xúc tác.

Vận hành bình thuờng nên thực hiện ở nhiệt độ càng thấp càng tốt. Tuy nhiên, ở

nhiệt độ gần ở điểm sương, hoạt tính xúc tác có thể bị giảm nước ngưng tụ ở bên trong

39


xúc tác làm giảm bề mặt tự do. Cho nên lúc vận hành nên giữ trên nhiệt độ điểm sương

của khí công nghệ 15-20 oC.

III.1.4. Thu hồi nhiệt thừa

Giữa hai thiết bị chuyển hoá CO, khí công nghệ được làm nguội bằng chuỗi các

trao đổi nhiệt: Thiết bị cân bằng nhiệt 10-E-2011, bộ trao đổi nhiệt với hơi nước 10-E-

2010 và bộ đốt nóng nước lò hơi số một 10-E-2012. Khí công nghệ được làm nguội

bằng chuỗi các trao đổi nhiệt đến nhiệt độ đầu vào thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ

thấp là 190 oC.

Sau thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ thấp, khí công nghệ được làm nguội bằng bộ

đun nóng nước lò hơi số hai 10-E-2013, nồi đun tripper 10-E-3002 trước khi đi vào

công đoạn tách CO2.

40


III.2. Lưu trình công nghệ

41


III.2.1. Lưu trình chuyển hoá CO nhiệt độ cao

Nhiệt độ đầu vào thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ cao 10-R-2004 được khống chế

bằng TIC – 2079.

Nhiệt độ lớp xúc tác ở 3 mức khác nhau được đo bằng TI-2087 đến TI-2092. Nhiệt

độ đầu ra được chỉ bởi TI-2095 và nó được trang bị báo cảnh nhiệt độ cao.

Khí công nghệ từ 10-R-2004 được làm nguội trong lò hơi nhiệt thừa số 2 10-E-

2010 hoạt động song song với thiết bị cân bằng nhiệt 10-E-2011. Nhiệt độ đầu ra của

10-E-2010 được đo bằng TI-2102, nó được trang bị cảnh báo, và nhiệt độ đầu ra của

10-E-2011 được đo bằng TI-2096.

Chênh lệch nhiệt độ giữa đầu ra của 10-R-2004 và đầu ra của 10-E-2011 được chỉ

ra trên DCS bằng TDI-2085 được trang bị cảnh báo TDAH-2085.

Toàn bộ lưu lượng khí qua 10-E-2011 được khống chế bằng TV-3039B.Van điều

khiển TV-3039B được trang bị đóng cơ khí tối thiểu để tránh tích tụ nước ngưng.

Phân phối lượng nhiệt giữa 10-E-2011 và 10-E-2010 được thực hiện bởi một trong

hai van bướm đặt ở đầu ra của trao đổi nhiệt. Van bướm ở đầu ra của 10-E-2010 được

trang bị dùng tối thiểu để đảm bảo rằng lưu lượng không bị cô lập hoàn toàn.

Sau khi trộn hai dòng khí công nghệ, nhiệt độ khí đến 10-E-2012 được đo bằng TI-

2097.

Vận hành 10-R-2004 nên tối ưu hóa để chuyển hóa CO cực đại, điều này được hình

thành bằng cách thay đổi nhiệt độ đầu vào.

III.2.2. Lưu trình chuyển hoá CO nhiệt độ thấp

Nhiệt độ đầu vào của thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp (10-R-2005) được điều

khiển bởi 10-TIC-2111. Bộ điều khiển này điều khiển đường tắt của bộ trao đổi nhiệt

nước đun nóng số 1 (10-E-2012 A/B).

Một van bướm được đặt tại đầu ra của bộ trao đổi nhiệt 10-E-2012 A/B nhằm đảm

bảo độ giảm áp cần thiết cho 10-TV-2111 để hoạch động đúng chức năng trong khi

nhà máy vận hành với công suất thấp.Van bướm được cung cấp với một cơ chế ngừng

42


cơ học tối thiểu đề duy trì lưu lượng qua bộ trao đổi nhiệt 10-E-2012 A/B khỏi bị chặn

hoàn toàn.

Nhiệt độ tại đầu vào và đầu ra của thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp và của chất

xúc tác được đo tại bốn mức khác nhau. Sơ đồ nhiệt độ trong chất xúc tác và sơ đồ

nhiệt độ gia tăng dọc theo bình chuyển hoá là kim chỉ nam cho hoạch động của chất

xúc tác. Hoạt động của chất xúc tác có thể được kiểm tra bởi quá trình phân tích CO

được thực hiện bởi máy phân tích 10-AI-2076 hoặc qua các mẫu xét nghiệm được thực

hiện bởi 10-AP-2566.

Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp có thể bị cô lập giữa các van 10-HV-2081 và

van 10-HV-2082 và đường gần qua van 10-HV-2083. 10-R-2005 bị cô lập bởi chuỗi

khoá liên động I-205.

Chất xúc tác trong bình chuyển hoá CO nhiệt độ thấp có thể bị tổn hại nếu có sự

hiện diện nước trong dòng khí quá trình tại đầu vào của bình chuyển hoá hoặc quá

trình ngưng tụ nước xảy ra trên chất xúc tác. Chính vì vậy, nhóm an toàn khoá liên

động IS-3 sẽ kích hoạt I-205 để cô lập bình chuyển hoá 10-R-2005 bởi vì hơi nước bảo

vệ sau đó được phép đưa vào bộ trao đổi nhiệt tiền gia nhiệt không khí quá trình 10-E-

2002, điều này sẽ gia tăng nhiệt độ điểm ngưng tụ (dew point) của khí quá trình. Thiết

bị chuyển hóa 10-R-2005 có thể bị cô lập bởi kích hoạch bằng tay I-205. Phương tiện

này được sử dụng trong khởi động và ngưng hoạch động nhà máy.

Trong khi bị cô lập khỏi dây chuyền công nghệ, thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ

thấp có thể được nối với hệ thống tuần hoàn nitơ.Công tác này được thực hiện trong

gia nhiệt và trong việc khử chất xúc tác.

Trong quá trình gia nhiệt, nếu nhóm khoá liên động (IS-1) của reformer sơ cấp bị

ngắt, hoặc nếu nhóm an toàn khoá liên động của bộ phận tách CO2 (IS-5) bị ngắt, khí

quá trình sẽ được tháo ra một cách tự động thông qua van điều khiển áp suất 10-PV-

2076, được đặt tại đầu ra của bình chuyển hoá CO nhiệt độ thấp.

43


III.3. Thiết bị phản ứng

III.3.1. Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao R-2004

44


Hình 6: Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao

A: đầu vào kích thước 24 inch

B: đầu ra kích thước 24 inch

H1: cửa tay, có thể thò tay vào hoặc quan sát 16 inch

H2: cửa tay, có thể thò tay vào hoặc quan sát kích thước 12 inch

M1: cửa người kích thước 24 inch

T1-6: là 6 thiết bị đo nhiệt độ kích thước 1.5 inch

S: van an toàn kích thước 2 inch

III.3.2. Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp R-2005

45


Hình 7: Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp

A: đầu vào kích thước 24 inch

B: đầu ra kích thước 24 inch

H1: cửa tay, có thể thò tay vào hoặc quan sát 16 inch

H2: cửa tay, có thể thò tay vào hoặc quan sát kích thước 22 inch

M1: cửa người kích thước 24 inch

T1-8: là 8 thiết bị đo nhiệt độ kích thước 1.5 inch

S: van an toàn kích thước 3 inch

46


III.3.3 Cấu tạo vùng vật liệu bảo vệ lớp xúc tác trong thiết bị

Hình 8: mô tả vùng vật liệu bảo vệ xúc tác

Với Dp = 1804mm

H = 620 mm

D2 =2255mm

Vùng bảo vệ xúc tác có cấu tạo gồm 2 lớp lưới thép chắn như hình vẽ và ở giữa

dùng lớp bi nhôm đường kính 1 inch, còn với thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ thấp thì

bi này là chất liệu ceramic.

III.4. Một số vấn đề khi vận hành

III.4.1. Các nguyên nhân gây ngộ độc xúc tác:

47


Silica, Phosphorous Alkali ảnh hưởng: làm kín các lỗ mao quản

Chlorine, Sulphur ảnh hưởng: làm giảm hoạt tính xúc tác

Quá nhiệt trong thiết bị, quá nhiệt cục bộ vượt qua giới hạn chịu nhiệt của xúc tác

Lưu huỳnh có trong khí công nghệ chưa được làm sạch tới mức đạt yêu cầu chống ngộ

độc cho xúc tác

Hơi nước chứa muối kim loại cũng có khả năng làm ngộ độc xúc tác

Clo là nguyên nhân gây ngộ độc cực mạnh với xúc tác trong thiết bị chuyển hoá CO

nhiệt độ thấp, do vậy trong thiết bị này cần 2 lớp xúc tác với lớp trên để bảo vệ cho lớp

xúc tác đắt tiền ở dưới.

III.4.2. Nhiệt ảnh hưởng tới phản ứng

Quá trình tăng nhiệt ra khỏi 10-R-2004 và 10-R-2005 thì phải xem lại thiết bị

trước vì độ chuyển hoá tăng lên là điều không xảy ra với xúc tác đang vận hành, nếu

nhiệt độ giảm thì có thể là do độ chuyển hoá giảm trong thiết bị, kiểm tra lại các vấn

đề và có thể xúc tác gặp sự cố.

III.4.3. Tỉ lệ hơi nước trong hỗn hợp khí công nghệ

Tỉ lệ hơi nước cao sẽ làm tăng áp suất riêng phần và tăng nhiệt độ điểm sương gây

dễ ngưng tụ và dẫn đến nhiệt độ công nghệ sẽ không an toàn nữa.

Hơi nước ngưng tụ trong xúc tác sẽ nằm trong xúc tác và khi bốc hơi gây vỡ xác

tác làm tăng trở lực cục bộ với dòng khí gây giảm chuyển hoá do quá trình di chuyển

không đều.

48


IV. TÁCH CO2

IV.1. Tổng quan về quá trình tách CO2

Khí công nghệ sau khi qua quá trình chuyển hóa CO được đưa sang tách CO 2

nhằm phục vụ 2 mục đích:

- Loại bỏ cấu tử không cần thiết và ảnh hưởng không tốt đến tổng hợp NH3

- Thu CO2 cấp cho quá trình tổng hợp Ure.

Tách CO2 bằng phương pháp hấp thụ sử dụng dung dịch MDEA đã hoạt hóa với thành

phần:

- MDEA (metyl dietanol amine): chiếm 37-38% khối lượng.

- Piperazine: chất hoạt hóa, vai trò tăng tốc quá trình chuyển CO2 từ pha khí vào

pha lỏng, chiếm 3% khối lượng

- Phần còn lại trong dung dịch là nước.

Các phản ứng xảy ra:

R3N + H2O + CO2 R3NH+ + HCO3- (1)

2R2NH + CO2 R2NH2+ + R2N-COO- (2)

(1) mô tả phản ứng của MDEA, (2) mô tả phản ứng của piperazine.

Quá trình thực hiện theo công nghệ hấp thụ 2 cấp của BASF, sử dụng 2 dòng dung

dịch nghèo và bán nghèo (quy ước theo nồng độ CO2 trong dung dịch).

Dung dịch nghèo là dung dịch chứa lượng CO2 gần bằng 0, đã được tái sinh bằng hạ

áp nhả hấp thụ và chưng cất.

49


Dung dịch bán nghèo là dung dịch còn chứa nhiều CO2 do chưa qua tái sinh bằng

chưng cất.

Khí đầu vào chứa cỡ 18.2% mole CO2 (tính theo khí khô). Phần lớn CO2 được tách ở

phía dưới của tháp hấp thụ nhờ dòng dung dịch bán nghèo, phần còn lại được tách nhờ

dòng dung dịch nghèo. Ra khỏi tháp hấp thụ nồng độ CO2 còn khoảng 500 ppm (tính

theo khí khô).

IV.2. Mô tả công nghệ

Hình 9: Sơ đồ công nghệ công đoạn tách CO2

Có thể chia công nghệ thành 3 công đoạn: hấp thụ, nhả nhấp thụ và chưng tái

sinh dung môi thực hiện theo lưu trình như hình trên.

Khí công nghệ được làm lạnh đến cỡ 750C đi vào thiết bị tách nước ngưng V-

3004, sau đó đưa vào tháp hấp thụ 2 cấp. Phần dưới của tháp sử dụng dung dịch

MDEA chưa qua chưng cất tái sinh (gọi là dung dịch bán nghèo) làm dịch hấp thụ,

50


phần lớn CO2 được tách ở đây. Một lượng nhỏ CO2 còn lại được tách ở phía trên của

tháp bằng dung dịch MDEA đã tái sinh (dung dịch nghèo). Theo thiết kế, quá trình hấp

thụ thiếu hụt một lượng nước để điều chỉnh bằng nước bổ sung. Dòng nước rửa được

đưa vào đỉnh tháp sẽ hấp thụ lượng MDEA bị cuốn theo khí quay trở lại đồng thời đảm

bảo cân bằng nước cho quá trình. Khí ra khỏi tháp được đưa sang cụm methane hóa

tách triệt để CO và CO2.

Tháp hấp thụ vận hành ở áp suất cỡ 27.5 bar. Dịch giàu ra khỏi đáy tháp đưa

sang hệ thống giải hấp thụ gồm 2 tháp hoạt động ở áp suất cao và áp suất thấp. Mục

đích của quá trình tái sinh nhằm thu dung dịch bán nghèo và thu CO2 tinh khiết cấp

cho tổng hợp ure.

Trước khi vào tháp tách áp suất cao (5.5 bar) V-3002, dung dịch được hạ áp

xuống còn 5.9 bar nhờ turbine thủy lực HT-3001. Công sinh nhờ ở turbine sử dụng để

chạy bơm dung dịch bán thuần P-3001.

Quá trình nhả hấp thụ ưu tiên nhả phần nhẹ trước nên tại tháp tách áp suất cao

thì hầu hết toàn bộ khí trơ gồm N2, H2, CO được loại khỏi dòng khí. Để nhằm loại bỏ

triệt để các tạp khí nên người ta chấp nhận để mất một lượng CO2 vào dòng khí trơ ra

khỏi V-3002, khí này đưa sang làm nhiên liệu đốt lò reforming sơ cấp. Dòng dịch ra từ

đáy V-3002 được đẩy lên V-3001 nhờ sự chênh lệch áp suất giữa hai thiết bị.Tháp tách

áp suất thấp V-3001 vận hành ở cỡ 0.28 bar, áp suất này điều chỉnh bằng áp ở bình

tách nước ngưng V-3003 đặt ở 0.2 bar.

Dòng CO2 đi ra từ đỉnh tháp có nhiệt độ tầm 720C ở trạng thái bão hòa hơi nước

qua thiết bị làm lạnh xuống 450C và tách nước ngưng tụ, phần nước này hồi bơm trở

về V-3001 đóng vai trò như dòng nước rửa đỉnh tháp, tránh thất thoát amine và được

tháo đi khi lượng nước trong tháp vượt mức cho phép.

Dung dịch sau khi giải hấp thụ ở áp suất thấp vẫn còn chưa một lượng CO2 gọi

là dung dịch bán nghèo. Phần lớn được bơm về làm chất hấp thụ ở T-3002, phần còn

lại đưa sang tháp chưng T-3001 để tái sinh thu dung dịch nghèo cấp cho phần trên của

tháp hấp thụ. Nhiệt độ của tháp chưng được khống chế nhờ bộ trao đổi nhiệt E-3002

51


với dòng khí công nghệ ở đáy tháp. Tháp vận hành ở áp suất 0.34 bar. Khí ra khỏi đỉnh

tháp đưa về đáy của V-3001 nhằm tăng hiệu quả cho quá trình nhả hấp thụ.

Thành phần các dung dịch cần đảm bảo như sau:

Bảng 7: Thành phần dung dịch

Dung dịch nghèo Dung dịch bán

nghèo

Dung dịch giàu

Lưu lượng (tấn/h) 331 1825 2228

Nồng độ CO2

(%khối lượng) 0.3 5.4 7.6

CO 0 0 1 ppm

H2 0 0 16 ppm

N2 0 0 40 ppm

CH4 0 0 1 ppm

Ar 0 0 < 1 ppm

MDEA 37.6 35 34.3

Piperazine 3.0 2.8 2.7

H2O 59.1 56.8 55.4

Dòng nước rửa đỉnh tháp có lưu lượng 894 kg/h.

IV.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cụm tách CO2

IV.3.1. Nhiệt độ dòng khí nguyên liệu

Nhiệt độ khí nguyên liệu vào tháp hấp thụ quyết định mức độ tách nước ngưng

ở V-3004. Nếu nhiệt độ này nhỏ hơn thiết kế dẫn đến tách nhiều hơn làm mất nước

trong dòng dịch có thể dẫn đến mất cân bằng nước. Khi đó cần bổ sung nước bằng

dòng nước rửa đỉnh tháp.

52


Nếu nhiệt độ này cao hơn thiết kế dẫn đến hiệu quả tách không đạt yêu cầu, khi

đó có khả năng làm loãng dịch trong tháp.Nhiệt độ thiết kế là 750C được điều chỉnh

bằng cách điều chỉnh dòng nước làm lạnh qua E-3005.

IV.3.2. Áp suất dòng khí nguyên liệu

Quá trình hấp thụ thuận lợi ở nhiệt độ thấp, áp suất cao.Khi áp suất nhỏ hơn áp

suất thiết kế sẽ làm giảm hiệu suất quá trình hấp thụ. Khi áp suất lơn hơn áp suất thiết

kế thì mức độ hấp thụ có thể tăng nhưng khi đó vận tốc dòng khí tăng có nguy cơ dịch

chảy không kịp với tải axit, khi vận tốc khí quá lớn sẽ gây hiện tượng cuốn lỏng trong

tháp dẫn đến sặc tháp.

Áp suất này được khống chế nhờ một van ở đỉnh tháp V-3004.Khi thấy áp suất tăng

quá mức cho phép, điều khiển van mở xả bớt khí để giảm áp.

IV.3.3. Nhiệt độ dung dịch nghèo

Nhiệt độ thấp thuận lợi cho quá trình hấp thụ nên lượng CO2 trong khí đầu ra sẽ

giảm đi, tuy nhiên nhiệt độ thấp làm giảm nhiệt độ dung dịch giàu ra khỏi đáy tháp ảnh

hưởng đến quá trình tái sinh.Nhiệt độ cao làm giảm hiệu quả quá trình dẫn đến rò rỉ

CO2 tại đỉnh tháp.Nhiệt độ này điều chỉnh bằng dòng nước làm lạnh qua E-3004.

IV.3.4. Lưu lượng dung dịch

Phần lớn CO2 được tách ở phần dưới của tháp bằng dung dịch bán nghèo nên

khi lưu lượng dịch bán nghèo không đủ sẽ làm tải axit đối với dung dịch nghèo tăng

gây ra mất mát CO2theo dòng khí quá trình đi sang methane hóa. Lưu lượng dung dịch

bán nghèo được điều chỉnh bởi một van FIC đặt trên đường ống đẩy của bơm P-3001.

IV.3.5. Nồng độ amine

Khi nồng độ dịch hấp thụ bị loãng làm giảm hiệu suất quá trình hấp thụ, mất

CO2. Khi đó cần bổ sung amine bằng cách đưa dung dịch bổ sung vào đáy tháp chưng.

Nồng độ dung dịch bổ sung có thể lớn hơn 40%.

IV.3.6. Áp suất bình tách áp suất cao V-3002

Theo nguyên tắc giải hấp thụ, áp suất càng thấp càng tốt để tách hết phần trơ,

đảm bảo độ tinh khiết cho sản phẩm.Tuy nhiên nếu thấp quá thì sẽ gây tách quá mức

53


làm mất sản phẩm.Áp suất này được điều chỉnh bằng một van PIC đặt tại đường khí

trơ ra khỏi V-3002 (dòng flash gas).

IV.3.7. Quá trình đun sôi dung dịch đáy tháp chưng

Khi nhiệt độ đáy tháp chưng giảm, quá trình bay hơi giảm dẫn đến nồng độ

amine không đảm bảo. Đồng thời lượng CO2 đi theo dòng dung dịch đáy tháp tăng, sau

khi qua đường ống đến bơm có thể bay hơi tại đầu hút của bơm P-3002 gây hiện tượng

xâm thực.

Khi nhiệt độ tăng, quá trình bay hơi diễn ra mạnh hơn, lượng hơi trong đáy tháp tăng,

tốc độ hơi cũng tăng lên gây trở lực cho dòng lỏng chảy xuống và phá hủy lớp đệm.

Đến một giới hạn nào đó hơi này sẽ cuốn văng lỏng ra ngoài.

Nhiệt độ đáy tháp chưng được điều chỉnh bằng bộ trao đổi nhiệt đáy tháp E-3002.

IV.4. Thiết bị chính

IV.4.1. Tháp chưng cất T-3001

Tháp đệm sử dụng đệm loại Pall 2’’, chia làm 2 lớp mỗi lớp cao 5m. Đường

kính 2.75 m. Chế độ vận hành tại 0.34 bar, nhiệt độ đáy tháp giữ ổn định ở 1120C, khí

đi khỏi đỉnh tháp có nhiệt độ 910C. Khi thấy nhiệt độ tại đỉnh tăng có nghĩa nhiệt độ

vận hành của tháp đã bị tăng cần khắc phục bằng cách điều chỉnh sự gia nhiệt ở đáy

tháp.

54


Hình 10: Tháp chưng cất T-3001

IV.4.2. Tháp tách áp suất V-3001

Tháp có đường kính 5.2m chứa một lớp đệm Pall 2’’cao 6m. Phía trên có 2 đĩa

chóp để tăng tiếp xúc pha giữa dòng nước rửa và dòng khí để thu hồi amine bị cuốn

theo.

55


Hình 11: Tháp tách áp suất thấp V-3001

IV.4.3. Tháp tách áp suất cao V-3002

Hình 12 : Tháp tách áp suất cao V-3002

Tháp có đường kính 4m chứa một lớp đệm Pall 2’’ cao 3m.Trong thực tế, hai

tháp V-3001 và V-3002 được xếp chồng (xem sơ đồ công nghệ) nhằm mục đích tăng

chiều cao hút cho bơm P-3003, tiết kiệm năng lượng chạy bơm. Khi dòng khí công

56


nghệ đi từ V-3002 đến V-3001 do bị tụt áp trên đường ống dẫn đến đường ống bị rung.

Hiện chưa có cách khắc phục hiện tượng này.

IV.4.4. Tháp hấp thụ hai cấp T-3002

Hình 13: Tháp hấp thụ hai cấp T-3002

Phần dưới của tháp là phần có đường kính lớn 4,38m, chứa 2 lớp đệm Intalox

2’’, mỗi lớp cao 6m. Phần trên có đường kính 2.87m, chứa 2 lớp đệm intalox 1’’, mỗi

lớp cao 6.5m. Phía trên có đặt 3 đĩa chóp để tăng tiếp xúc pha giữa dòng khí và dòng

nước nhằm thu hồi amine đưa trở lại dòng dịch.

57


IV.4.5. Bơm tuần hoàn dịch

Bơm dung dịch nghèo: P-3002 A/B, bơm li tâm, công suất 560 kW, chạy bằng

mô tơ.

Bơm dung dịch bán nghèo: P-3001 A/B, bơm li tâm, công suất 1830 kW, chạy bằng

mô tơ kết hợp với turbine HT-3001. Công suất của turbine là 730 kW.

Khi nhà máy đang vận hành, một bơm chạy tuần hoàn dịch, một bơm để chế độ chờ

(auto start) với năng suất như nhau. Mục đích để khi có sự cố xảy ra làm chết

bơmhoặc do người vận hành chủ động dừng bơm thì bơm kia tự động chạy đảm bảo

luôn có dòng dịch tuần hoàn.

V. Metan hóa

V.1. Mục đích:

Bước tinh chế khí cuối cùng trước khi vào tháp tổng hợp là metan hoá, một quá

trình mà các loại cacbon oxit dư sẽ được chuyển hoá thành metan. Metan đóng vai trò

như một khí trơ trong chu trình tổng hợp amôniắc. Ngược lại, các hợp chất chứa oxy

như là cacbon oxit (CO và CO2) là cực kỳ độc hại đối với chất xúc tác tổng hợp

amôniắc.

V.2. Mô tả công nghệ tổng quát:

Quá trình metan hoá xảy ra trong bình metan hoá 10-R-3001với chất xúc tác PK-

7R: Ni (25-30%),NiO (1-5%), Al2O3 (60-70%), và các phản ứng liên quan là những

phản ứng ngược của phản ứng reforming:

CO + 3H2 CH4 + H2O + Q

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + Q

Các đại lượng có tính chất quyết định đến các phản ứng metan hoá là : hoạt tính

của chất xúc tác – nhiệt độ, áp suất, và hàm lượng hơi nước trong khí công nghệ :

Nhiệt độ thấp, áp suất cao và hàm lượng hơi nước thấp giúp cho cân bằng hoá

học của phản ứng chuyển về phía metan hoá. Nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng

tăng nhưng không được cao quá sẽ làm hỏng thiết bị Metan hóa do nhiệt và ảnh

hưởng xúc tác, làm già cỗi xúc tác.

58


Trong khoảng nhiệt độ được gợi ý là 280-450oC, tuy nhiên, các điều kiện cân

bằng là hoàn toàn có lợi đến mức hoạt tính xúc tác trên thực tế chỉ là một nhân

tố xác định hiệu suất của quá trình metan hoá. Hoạt tính của chất xúc tác tăng

khi tăng nhiệt độ, nhưng tuổi thọ của chất xúc tác lại giảm đi.

Nhiệt độ đầu vào của bình metan hoá 10-R-3001 được thiết kế là 300oC tại lúc

khởi động. Khí ra khỏi thiết bị metan hoá thông thường chứa bé hơn 10 ppm

CO+CO2, nhiệt độ tăng qua lớp xúc tác thông thường nằm trong khoảng 20oC.

Phản ứng metan hoá bắt đầu ở nhiệt độ khoảng 210oC, nhưng để đảm bảo hiệu

quả hàm lượng CO và CO2 thấp trong trong khí tổng hợp, nhiệt độ vận hành

nên trong khoảng 250-340 oC tuỳ thuộc vào hoạt tính xúc tác và thành phần khí

công nghệ.

Nhiệt độ phát nhiệt tăng lên là 740C/%mol CO và 600C/%mol CO2.

Khí công nghệ đi vào công đoạn metan hoá được mô tả như sau:

Hình 14: Công đoạn Metan hóa

Khí công nghệ từ tháp hấp thụ CO2 (10-T-3002) được gia nhiệt đến nhiệt độ

này khi chúng đi qua bộ trao đổi nhiệt khí-khí 10-E-3011 và bộ cân bằng nhiệt (10-E-

2011).

Trong vận hành bình thường, nhiệt độ tăng qua lớp xúc tác cần nằm trong khoảng

20oC, tương ứng với nhiệt độ đầu ra khoảng 320oC. Bộ trao đổi nhiệt khí-khí 10-E-

59


3011 làm lạnh khí được tinh lọc đến khoảng 74oC. Khí sau đó được dẫn đến bộ làm

lạnh cuối cùng 10-E-3021 và bộ tách khí cuối cùng 10-V-3011, nơi mà nước ngưng tụ

được tách ra khỏi khí công nghệ.

Từ thiết bị tách khí cuối cùng khí nguyên liệu cho tổng hợp amoniắc được đưa

đến máy nén khí tổng hợp.

Khí sau khi tinh chế chứa N2, H2 với một tỉ lệ khí trơ như Ar và CH4 khoảng

1,3% mol. Tỉ lệ thích hợp của H2 và N2 sẽ phụ thuộc vào việc bộ thu hồi hydro (HRU)

có làm việc hay không. Nếu HRU không được đưa vào vận hành, tỉ lệ là gần 3:1. Nếu

HRU được đưa vào vận hành, tỉ lệ được điều chỉnh sao cho tỉ lệ H2:N2 trong khí tổng

hợp sau khi thêm hydro thu hồi được sẽ là 3:1.

V.3. Thiết bị Metan hóa

Bình Metan hóa 10-R-3001 có môt lớp xúc tác loại PK-7R có thể tích 20.4 m3.

Hình 16: Thiết bị metan hóa

60


A : Khí vào M1 : Manhole

B : Khí ra T1,T2,T3,T4 : Thiết bị đo nhiệt độ

H1, H2 : Lỗ kiểm tra S : Van an toàn

Hình 15 : Thiết bị Metan hóa

Phản ứng Metan hóa bắt đầu ở nhiệt độ dưới 280oC và gây ra sự gia tăng nhiệt độ

trong lớp xúc tác. Sự gia tăng nhiệt độ tăng phụ thuộc vào hàm lượng CO và CO2

trong khí công nghệ. Cứ 1% CO thì nhiệt độ tăng lên là 65oC và 1% CO2 thì nhiệt độ

tăng lên là 70oC. Nếu hàm lượng CO và CO2 cao quá sẽ làm gia tăng nhiệt độ trong

thiết bị metan hóa và làm hỏng thiết bị cũng như xúc tác bên trong.

Nhiệt độ đầu vào cần được điều khiển để đảm bảo hàm lượng CO và CO2 đủ thấp trong

khí đầu ra, nhiệt độ đầu vào là khoảng 300oC là tốt nhất tại thời điểm khởi động.

V.4. Xúc tác

Xúc tác cho phản ứng metan hóa là PK-7R có thành phần Ni (25-30%),NiO (1-

5%), Al2O3 (60-70%). Kích thước hạt xúc tác là 6mm. Xúc tác có đặc điểm giống như

xúc tác Reforming là xúc tác Niken trên chất mang Ceramic. Nhưng phản ứng Metan

hóa được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều so với phản ứng trong Reformer, nên

xúc tác phải rất hoạt tính ở nhiệt độ thấp.

Chất xúc tác metan hóa không được phép tiếp xúc với nhiệt độ lớn hơn 420oC trong

một khoảng thời gian dài. Ở nhiệt độ dưới 200oC có nguy cơ hình thành Niken

cacbonyl. Chất xúc tác đã đưa vào hoạt động có thể tự cháy, vì vậy xúc tác cần được

làm mát trước khi được tháo ra ngoài thiết bị phản ứng.

Chất xúc tác rất nhạy cảm với các hợp chất chứa Lưu huỳnh và Clo. Hơi nước

không có mặt Hydro sẽ oxy hóa chất xúc tác và do đó không được dùng trong quá

trình gia nhiệt, làm lạnh hoặc tẩy. Hơn nữa, chất xúc tác không được phép tiếp xúc với

hơi nước ngưng tụ, vì điều này có thể gây nên sự phân rã.

Sự giảm hoạt tính xúc tác có thể do những nguyên nhân sau :

Già cỗi do nhiệt, xúc tác không được phép tiếp xúc với nhiệt độ lớn hơn 420 oC

trong thời gian dài.

Ngộ độc dần do những tạp chất trong khí nguyên liệu đầu vào như Lưu huỳnh,

Kali, Asen ;

61


Rối loạn chức năng của hệ thống tách CO2 ( bộ phận MDEA ) gây nên hậu quả

là hàm lượng CO cao bất thường gây nên sự gia tăng nhiệt độ cao trong lớp xúc

tác.

Khi chất xúc tác trở nên già cỗi, nó sẽ mất dần hoạt tính, điều này có thể được bù

trừ bằng cách tăng nhiệt độ. Hoạt hóa chất xúc tác được thực hiện một cách đơn giản

bằng cách gia nhiệt trong khí quá trình bình thường. Hàm lượng CO và CO 2 trong khí

được dùng trong quá trình hoạt hóa phải ở mức thấp như có thể, tốt nhất là dưới 1%

mol CO + CO2 nhằm giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ của lớp xúc tác.

VI. Công đoạn tổng hợp Amoniắc

Hình 17: Sơ đồ khối cụm tổng hợp Amoniắc

VI.1. Lý thuyết quá trình

Quá trình tổng hợp Amoniắc xảy ra theo phản ứng :

3H2 +N2 2NH3 + 11Kcal/mol NH3 tạo thành

Theo quy luật của cân bằng hóa học, sự cân bằng có thể biến đổi như sau :

((H2)3xN2)/(NH3)2 = K

62


Có nghĩa là trong hỗn hợp khí H2 , N2, NH3 nồng độ amoniắc sẽ theo tỷ lệ nồng độ

của H2 và N2. Các giá trị cân bằng amoniắc xác định giới hạn mà tại đó phản ứng theo

lý thuyết có thể xảy ra ở áp suất và nhiệt đã được xác định. K là hằng số nếu nhiệt độ

là không đổi.

Phản ứng tổng hợp NH3 đi kèm theo là tỏa nhiệt và giảm số mol. Nông độ amoniắc

ở điều kiện cân bằng tăng khi nhiệt độ giảm và áp suất tăng.

Nếu có sự hiện diện của khí trơ như là Argon và metan, nông độ amoniắc ở điều

kiện cân bằng có thể xác định như sau :

Zeq i = [ (1 – lo)/(1 + lo)] . Zeq o

Trong đó:

Zeq i: Phân mol NH3 cân bằng khi có khí trơ

Zeq o: Phân mol NH3 cân bằng khi không có khí trơ

lo: Phân mol của khí trơ, với giả định NH3 bị phân hủy thành H2 và N2

Bên cạnh điều kiện cân bằng, động học của việc hình thành amoniắc cũng rất

quan trọng. Tốc độ phản ứng hình thành NH3 phụ thuộc vào hai yếu tố đối lập nhau :

Tốc độ phản ứng tăng khi tăng nhiệt độ. Đây là yếu tố chung áp dụng cho

bất kỳ phản ứng hóa học nào.

Khi giảm nhiệt độ và tăng áp suất, cân bằng sẽ chuyển về hướng hình

thành amoniắc.

Cụ thể như sau: Yếu tố thứ nhất chiếm ưu thế ở nhiệt độ khoảng 400oC . Tốc độ

hình thành amoniắc có thể tăng khi tăng nhiệt độ. Ngược lại, ở nhiệt độ hơn 500oC, sự

cách biệt với điều kiện cân bằng là rất nhỏ, giảm nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ hình

thành NH3.

Tốc độ phản ứng tăng nhờ xúc tác. Không có xúc tác, ở nhiệt độ 400oC theo thực tế

việc hình thành amoniắc là bằng không.

VI.2. Tổng hợp amoniắc

Quá trình tổng hợp amoniắc xảy ra trong bình tổng hợp amoniắc ( 10-R-5001 )

theo phản ứng dưới đây:

3H2 + N2 2NH3 + Q

63


Đây là phản ứng thuận nghịch và chỉ một phần hydro và nito được chuyển hóa

thành Amoniắc khi khí tổng hợp đi qua lớp xúc tác. Áp suất cao và nhiệt độ thấp giúp

cho cân bằng hóa học chuyển về phía tổng hợp NH3. Do tốc độ phản ứng được tăng

lên rất nhiều nếu tăng nhiệt độ, sự lựa chọn nhiệt độ phải dựa trên cân bằng hóa học

trên lý thuyết và tốc độ đạt đến sự cân bằng đó. Trong thiết bị tổng hợp NH 3 khoảng

25% Nito và Hydro được chuyển hóa thành NH3.Phần không chuyển hóa được còn lại

sẽ được tái sinh đến bình tổng hợp sau một quá trình tách Amoniắc thành phẩm dưới

dạng lỏng.

Chu trình tổng hợp Amoniắc được thiết kế với một áp suất tối đa là 152 barg. Áp

suất vận hành bình thường sẽ là 137 barg trong bình tổng hợp amoniắc, phụ thuộc vào

phụ tải và hoạt tính của chất xúc tác. Khi phụ tải giảm, áp suất chu trình tổng hợp sẽ

giảm theo.

Nhiệt độ vận hành ở lớp xúc tác thứ nhất là 360 – 485 oC và ở lớp xúc tác thứ

hai là 370 – 445oC trong thiết bị phản ứng 10-R-5001.

Sau khi khí tổng hợp đi qua 10-R-5001, khí đi ra được làm lạnh xuống nhiệt độ

tại đó hầu hết amoniắc được ngưng tụ. Một lượng nhiệt đáng kể giải phóng trong phản

ứng tổng hợp amoniắc được sử dụng để sản xuất hơi nước siêu áp trong nồi hơi nhiệt

thừa 10-E-5001 và để gia nhiệt nước lò hơi áp suất cao trong 10-E-5002.

Khí tổng hợp tinh khiết chứa một lượng nhỏ tạp chất, chủ yếu là các khí trơ CH4

và Ar. Một dòng phóng không liên tục từ chu trình tổng hợp là cần thiết để tránh sự

tích tụ của những khí trơ này trong chu trình tổng hợp.

VI.2.1. Chu trình tổng hợp

64


Hình 18: Chu trình tổng hợp amoniắc

Khí tổng hợp đã được tinh lọc từ bộ phận metan hóa chứa N2 , H2 , khí trơ Ar, CH4

với nồng độ thấp 1.3%, tỷ lệ thích hợp H2 và N2 phụ thuộc bộ thu hồi Hydro cho tỷ lệ

xấp xỉ 3.0. khí tổng hợp này được nén đến khoảng 132 barg trước khi nó được đưa vào

trong chu trình tổng hợp. Khí make-up được làm lạnh trong bộ làm lạnh ( chiller ) khí

make – up 10-R-5009 và được đưa vào trong chu trình tổng hợp giữa bộ làm lạnh thứ

hai 10-E-5007 và bộ làm lạnh amoniắc thứ hai 10-E-5008, sau khi khí phóng không

được loại bỏ tại đầu ra của bộ làm lanh thứ hai. Khí đi ra từ bình tổng hợp được làm

lạnh theo từng bước, trước hết trong nồi hơi nhiệt thừa 10-E-5001 từ nhiệt độ 440 oC

xuống 340oC. Tiếp theo đó, khi được làm lạnh đến khoảng 280-290oC trong bộ gia

nhiệt nước lò hơi 10-E-5002 và trong bộ trao đổi nhiệt nóng 10-E-5003, nơi mà khí

tổng hợp được làm lạnh đến 65oC nhờ gia nhiệt khí đầu vào của bình tổng hợp. Khí

tổng hợp sau đó được làm lạnh đến 41oC trong bộ làm lạnh nước 10-E-5004 và xuống

thấp hơn, đến 34-35oC trong bộ làm lạnh thứ nhất 10-E-5005, được dùng để gia nhiệt

khí đầu vào của bình tổng hợp.

65


Hình 19: Chu trình tổng hợp amoniắc ( tiếp )

Quá trình làm lạnh cuối cùng của khí tổng hợp đến -5oC xảy ra trong bộ làm

lạnh amoniắc thứ nhất 10-E-5006, bộ làm lạnh thứ hai 10-E5007 và cuối cùng là bộ

làm lạnh amoniắc thứ hai 10-E-5008. Amoniắc đã ngưng tụ được tách ra khỏi khí tổng

hợp tuần hoàn trong bình tách amoniắc 10-V-5001. Từ bình tách, khí được tuần hoàn

trở lại đến bình tổng hợp amoniắc thông qua bộ làm lạnh thứ hai, bộ làm lạnh thứ nhất

và cuối cùng, qua bộ trao đổi nhiệt nóng đến bình tổng hợp amoniắc nhờ máy nén tuần

hoàn là một phần của máy nén tổng hợp 10-K-4031.

Khí make-up đi vào chu trình tổng hợp có hàm lượng nước ở trạng thái bão hòa

và chứa đựng dấu vết CO và CO2. Nông độ hơi nước trong khí make-up là khoảng 200

phần triệu. Nó sẽ được tách nhờ sự hấp thụ vào trong amoniắc ngưng tụ. CO2 trong khí

make-up sẽ phản ứng với cả hai amoniắc lỏng và khí, hình thành amoni cacbamat.

2NH3 + CO2 NH4-CO-NH2

Cacbamat hình thành sau đó hòa tan vào trong amoniắc ngưng tụ. CO chỉ hòa

tan rất ít trong amoniắc, do đó, nó sẽ đi qua máy nén tuần hoàn đến bình tổng hợp

amoniắc, nơi mà nó bị hydro hóa thành nước và metan (tương tự quá trình metan hóa).

Do các hợp chất chứa oxy làm giảm hoạt tính của chất xúc tác tổng hợp amoniắc, hàm

lượng CO trong khí make-up phải được duy trì ở mức thấp nhất có thể.

66


VI.2.2. Nồng độ amoniắc ở đầu vào bình tổng hợp:

Nồng độ amoniắc ở đầu vào bình tổng hợp là quan trọng để đạt độ chuyến hóa

trong bình tổng hợp. Nồng độ amoniắc ở đầu vào bình tổng hợp thấp sẽ cho khả năng

phản ứng cao hơn và năng suất sản phẩm cao. Nồng độ amoniắc ở đầu vào bình tổng

hợp phụ thuộc vào mức độ làm lạnh trong các chiller và áp suất vận hành. Nồng độ

4.10% NH3 ở đầu vào bình tổng hợp tương ứng với -5oC ở 131barg trong bình tách

NH3 10-V-5001

VI.2.3. Các khí trơ/ khí phóng không

Khí make-up chứa đựng một lượng nhỏ metan và argon. Những khí này là trơ khi

đi qua bình tổng hợp mà không làm thay đổi về mặt hóa học. Những khí này sẽ tích tụ

trong chu trình tổng hợp, và một nồng độ của những khí này sẽ tăng lên cho đến khi

lượng khí trơ được tách ra khỏi chu trình tổng hợp. Một vài khí trơ hòa tan trong sản

phẩm lỏng sẽ được tách ra khỏi khí tổng hợp trong bình tách amoniắc. Lượng khí trơ

rời khỏi chu trình bằng cách này tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần của các khí trơ.

Lượng này giải thích tại sao chỉ một lượng nhỏ khí trơ rồi khỏi chu trình tổng hợp.

Hầu hết khí trơ được tách ra nhờ dòng khí phóng không.

Khoảng 20000Nm3/h khí tổng hợp được phóng không từ chu trình với hàm lượng

NH3 không đáng kể. Mức độ phóng không nên điều chỉnh sao cho mức khí trơ tối ưu

trong chu trình là khoảng 8%.

VI.2.4. Tỉ lệ H2/N2

Trong phản ứng tổng hợp amoniắc, tỷ lệ H2/N2 là 3:1. Một ít hydro và nito được

tách khỏi chu trình tổng hợp theo khí phóng không, một lượng nhỏ hòa tan trong

amoniắc lỏng thành phẩm. Theo phương trình phản ứng tổng hợp, sự sai lệch không

đáng kể của tỷ lệ H2/N2 trong khí make-up sẽ dẫn đến sự thay đổi lớn tỷ lệ H2/N2 của

khí tổng hợp tuần hoàn. Tỷ lệ H2/N2 của khí make-up sau khi thêm hydro thu hồi được

từ bộ phận thu hồi hydro sẽ ở mức gần 3.0. Tỷ lệ H2/N2 trong chu trình tổng hợp cần

được duy trì ở mức ổn định có thể. Tỷ lệ này được kiểm soát bởi tỷ lệ H 2/N2 trong khí

make-up nhằm đạt được tỷ lệ thích hợp trong khí tổng hợp tuần hoàn. Tỷ lệ tốt nhất

được chọn là từ 2.8-3.0.

67


VI.3. Bình tổng hợp Amoniắc 10-R-5001

VI.3.1. Thông tin chung:

Bình tổng hợp amoniắc 10-R-5001 thuộc loại S-200 với khí chạy qua các lớp xúc

tác theo hướng kính. Bình tổng hợp loại S-200 chứa hai lớp xúc tác và một bộ trao đổi

nhiệt giữa hai lớp xúc tác đó.

Hầu hết khí tổng hợp tuần hoàn lại được đưa vào bình tổng hợp thông qua hai đầu

vào chính tại đáy của bình áp suất. Khi đi lên phía trên qua không gian hình khuyến

giữa rọ xúc tác và vỏ bình. Điều này giúp làm lạnh vỏ áp suất và nhiệt độ thiết kế của

vỏ được giảm đi. Tại đỉnh của bình tổng hợp, khí đi qua phần ống tuýp của bộ trao đổi

nhiệt giữa các lớp xúc tác, nơi mà khí đi vào được gia nhiệt đến nhiệt độ phản ứng của

lớp xúc tác thứ nhất. Nhiệt độ khí tại đầu vào của lớp xúc tác thứ nhất. Nhiệt độ khí tại

đầu vào của lớp tại đầu vào của lớp xúc tác thứ nhất được điều chỉnh nhờ cái gọi là

“kích lạnh” ( cold shot), chính là khí tổng hợp lạnh được đưa vào thông qua ống trung

tâm. Khí rời khỏi lớp xúc tác thứ nhất được làm lạnh nhờ đi qua phần vỏ của bộ trao

đổi nhiệt giữa các lớp xúc tác trước khi chúng được dẫn đến lớp xúc tác thứ hai. Sau

khi qua lớp xúc tác thứ hai, khí rời khỏi bình tổng hợp đi qua nồi hơi nhiệt thừa 10-E-

5001 để tận dụng nhiệt phản ứng dùng sản xuất hơi nước.

VI.3.2. Xúc tác

Chất xúc tác tổng hợp NH3 là xúc tác KM1/KM1R được tăng cường bởi xúc tác

sắt, chứa đựng một lượng nhỏ oxit không khử được. Thành phần chính của KM1 là

Fe3O4 và của KM1R là Fe. Kích thước hạt xúc tác khoảng 1.5-3mm. Kích thước hạt

nhỏ đảm bảo hoạt tính xúc tác tổng cộng cao. Hơn nữa, dòng phát tán của bình tổng

hợp cho phép sử dụng những hạt xúc tác nhỏ mà không tạo ra độ giảm áp lớn.

Lớp xúc tác thứ nhất chứa xúc tác KM1R có thể tích 26.9 m3. Lớp xúc tác thứ hai

chứa xúc tác KM1 có thể tích 70.7 m3.

Chất xúc tác KM1R đã qua tiền khử được làm bền ( về hóa học ) trong quá trình sản

xuất nhờ việc oxy hóa bề mặt xúc tác. Chất xúc tác đã qua oxy hóa một phần chứa

khoảng 2% khối lượng oxy. Sự làm bền này làm cho chất xúc tác KM1R không tự bốc

cháy ở nhiệt độ 90-100oC, nhưng cao hơn 100oC, chất xúc tác sẽ phản ứng với oxy và

68


nóng lên tự phát. Chất xúc tác được hoạt hóa nhờ sụ khử sắt oxit bề mặt sang sắt tự do

với sự hình thành nước. Sự khử thực hiện với khí tổng hợp tuần hoàn.

Cơ chế phản ứng trên xúc tác được diễn tả như sau :

Đầu tiên là quá trình hấp phụ N2 và H2

N và H kết hợp tạo NH

NH kết hợp với H tạo NH2

Cuối cùng NH2 kết hợp với H tạo NH3

Hình 20: Cơ chế phản ứng xúc tác

69


Việc sử dụng khí tổng hợp với tỷ lệ H2/N2 gần với 3/1 cho quá trình hoạt hóa

KM1/KM1R có hai lợi thế. Thứ nhất là quá trình sản xuất amoniắc được bắt đầu sớm.

Nhiệt phản ứng được tạo ra cho phép tốc độ tuần hoàn khí nhanh hơn, trợ giúp khử

phần còn lại của chất xúc tác. Thứ hai là nước được hình thành bởi sự khử được tách

khỏi khí tuần hoàn, nước sẽ hòa tan trong amoniắc lỏng và rời khỏi chu trình tổng hợp

với amoniắc lỏng trong bình amoniắc. Điều này rất quan trọng vì nước sẽ gây ngộ độc

xúc tác.

Các điều kiện ảnh hưởng tới xúc tác:

Nhiệt độ: nhiệt độ vận hành càng thấp thì hoạt tính của xúc tác giảm chậm và

kéo dài tuổi thọ xúc tác, nhưng nếu thấp quá sẽ làm dừng quá trình tổng hợp

amoniắc. Nhưng nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ xúc tác, phá vỡ cấu

trúc xúc tác.

Các chất gây ngộ độc xúc tác như H2O, CO, CO2. Một lượng nhỏ của những

chất này khiến cho hoạt tính của xúc tác giảm đáng kể do sự oxy hóa. Ngoài ra

còn có các hợp chất lưu huỳnh, clo và photpho là cực kỳ độc và gây ra sự giảm

hoạt tính vĩnh viễn. Thành phần S và P mức tối đa cho phép là 0.15%, và với Cl

là 0.01%.

VI.3.3. Nhiệt độ phản ứng trong bình tổng hợp 10-R-5001

Tại đầu vào của lớp xúc tác thứ nhất của bình tổng hợp NH3 cần thiết phải có nhiệt

độ tối thiểu là 360oC để đảm bảo một tốc độ phản ứng đủ lớn. Nếu nhiệt độ đầu vào

lớp xúc tác quá thấp so với mức này, tốc độ phản ứng sẽ trở nên quá chậm đến mức

nhiệt được giải phóng bởi phản ứng là quá nhỏ để duy trì nhiệt độ trong bình phản

ứng. Phản ứng sẽ nhanh chóng bị tắt nếu ko tiến hành xử lý ngay. Mặt khác, cần phải

duy trì nhiệt độ chất xúc tác ở mức thấp nhất có thể để kéo dài tuổi thọ xúc tác. Thông

thường, cần đưa khí tổng hợp vào lớp xúc tác thứ nhất tại nhiệt độ 360-365 oC. Khi đi

qua lớp xúc tác, nhiệt độ của nó tăng lên đến nhiệt độ tối đa. Ra khỏi lớp xúc tác thứ

nhất hỗn hợp khí sẽ có nhiệt độ khoảng 483oC. Khí đầu ra từ lớp xúc tác thứ nhất được

làm lạnh bởi một phần khí lạnh đi vào lớp thứ nhât. Khí đi vào lớp xúc tác thứ hai ở

nhiệt độ khoảng 374oC và ra khỏi lớp xúc tác thứ hai là 441oC.

70


VI.3.4. Tốc độ tuần hoàn

Năng suất của chu trình tổng hợp với sản phẩm amoniắc tăng khi tăng tốc độ tuần

hoàn, tuy nhiên, sản phẩm amoniắc trên một mét khối khí tổng hợp sẽ tương ứng với

chênh lệch nhiệt độ đầu vào và ra thiết bị chuyển hóa giảm đi.

VI.3.5. Áp suất vận hành

Chu trình tổng hợp được thiết kế với áp suất tối đa là 152 barg và áp suất vận hành

ban đầu là 137 barg ở đầu vào tháp tổng hợp khi vận hành ở năng suất, mức độ khí trơ

và thành phần khí thiết kế.

Các yếu tố ảnh hưởng tới áp suất vận hành thực tế là năng suất, khí trơ, nồng độ

amoniắc ở đầu vào tháp tổng hợp, tỉ lệ H2/N2 và hoạt tính xúc tác. Năng suất tăng khi

áp suất tăng và đối với điều kiện công nghệ đã thiết lập, áp suất sẽ tự nó điều chỉnh sao

cho năng suất sẽ tương ứng với lượng khí đầu vào chu trình. Áp suất cu trình tăng khi

tăng khí đầu vào chu trình, giảm lượng tuần hoàn hoặc tăng hàm lượng khí trơ, tăng

nồng độ amoniắc trong khí đầu vào tháp tổng hợp, thay đổi tý lệ H2/N2 so với điểm tối

ưu và giảm hoạt tính xúc tác.

71


Hình 21: Thiết bị tổng hợp Amoniắc 10-R-5001

1: Vỏ chịu áp 6: Màn Falnels 11: Vỏ cô lập

2: Vỏ bảo vệ 7: Màn trung tâm 12: Lớp xúc tác thứ hai

3: Miếng đệm 8: Lưới đỡ xúc tác 13: Ống dẫn dòng Cold bypass

4: Lớp xúc tác thứ nhất 9: Vòng ngoài 14: Cửa vào khí tự nhiên

5: ống trao đôi nhiệt 10: Vỏ ngoài 15: Cửa ra

16: Cửa vào dòng Cold by-pass

72


VI.4. Làm lạnh

Mục đích của bộ phận làm lạnh là để thực hiện các nhiệm vụ làm lạnh khác nhau

trong chu trình tổng hợp amoniắc. Nhiệm vụ cơ bản là để ngưng tụ amoniắc được sản

xuất trong bình tổng hợp. Các nhiệm vụ khác là làm lạnh khí make-up, khí phóng

không và khí trơ.

Bộ phận làm lạnh bao gồm các thiết bị chính sau : Năm bộ làm lạnh ( chiller ) vận

hành tại hai áp suất khác nhau, cũng như máy nén amoniắc, máy nén amoniắc tăng

cường, bộ làm lạnh amoniắc và bình tích tụ amoniắc. Ngoài ra còn có hai bình K.O để

bảo vệ máy nén làm lạnh khỏi các giọt amoniắc ; bình flat nơi mà amoniắc make-up

được lấy ra và nơi mà amoniắc được quay trở lại chu trình làm lạnh.

Các chiller làm lạnh bằng NH3 vì NH3 có khả năng làm lạnh tốt, hơn nữa lại là sản

phẩm của cụm tổng hợp nên được tận dụng luôn. Cấu tạo của các Chiller khá đặc biệt,

khác với các thiết bị trao đổi nhiệt thông thường. Các Chiller có các bộ phận trao đổi

nhiệt, đồng thời ở trong thiết bị này còn có một khoảng không để bay hơi dung môi

làm lạnh. Khi sử dụng, NH3 bay hơi, đây là quá trình thu nhiệt, giúp trao đổi nhiệt và

hạ nhiệt độ xuống, thậm chí là nhiệt độ âm.

73


Hình 22: Quá trình làm lạnh amoniắc

Thuyết minh quá trình : Dòng NH3 lỏng từ 10V-5004 được dẫn đi qua trao đổi

nhiệt 10E-5012 để cấp nhiệt cho dòng amôniắc lỏng dẫn sang sản xuất urê, do vậy sau

khi ra khỏi 10E-5012 NH3 lỏng được hạ nhiệt độ xuống 20oC. Môi chất sau khi đi ra

khỏi 10E-5012 được dẫn vào trao đổi nhiệt làm lạnh 10E-5006 (đi bên ngoài ống

chùm), được hạ áp suất xuống 7 barg trước khi vào 10E-5006. Tại 10E-5006, một

phần NH3 lỏng bị chuyển trạng thái từ lỏng sang khí (bay hơi) do lấy nhiệt của dòng

lưu chất đi trong ống chùm. Hơi NH3 lỏng bay lên được dẫn tập trung vào 10V-5008.

Phần NH3 lỏng chưa bị hoá hơi được tiếp tục dẫn sang 10E-5009 (đi ngoài ống chùm).

Tại 10E-5009, NH3 lỏng cũng bị bay hơi một phần do lấy nhiệt của dòng khí nóng đi

bên trong ống chùm. NH3 bay lên có áp suất 7 barg được dẫn sang 10V-5008 cùng với

hơi NH3 đi ra khỏi 10E-5006. Phần NH3 lỏng chưa bị bay hơi kết hợp với dòng lỏng

tách ra từ 10V-5005 được dẫn sang trao đổi nhiệt lạnh 10E-5008 và 10E-5014. Trước

74


khi đi vào 10E-5008, 10E-5014, NH3 lỏng được giảm áp xuống 2 barg. Tại hai trao đổi

nhiệt làm lạnh này (tương tự như tại 10E-5006 và 10E-5009) do lấy nhiệt của dòng lưu

chất nóng đi trong ống chùm. NH3 bay lên từ hai trao đổi nhiệt này được kết hợp dẫn

sang 10V-5007. Phần NH3 lỏng còn dư không bay hơi được dẫn sang bình giảm áp thứ

cấp 10V-5003. Từ 10V-5003, NH3 lỏng của chu trình lạnh cùng với một lượng NH3

xưởng urê không tiêu thụ hết được bơm 10P-5001A/B bơm về kho chứa.

Hơi amôniắc đi ra từ đỉnh của 10V-5003 được máy nén 10K-4051 nén tăng áp lên

2 barg rồi được dẫn vào bình tập trung 10V-5007 cùng với khí amôniắc đi ra khỏi trao

đổi nhiệt làm lạnh 10E-5008, 10E-5014. Đi vào 10V-5007 còn có khí NH3 đi ra E-

5011. Tại 10V-5007, amôniắc lỏng cuốn theo được tách ra ở đáy bình và hồi lưu quay

trở lại 10E-5008. Khí amôniắc đi ra khỏi 10V-5007 có áp suất 2 barg, nhiệt độ -8,9oC

được dẫn sang cương vị máy nén, đi vào cấp I máy nén khí amôniắc 10K-4041. Nhiệt

độ của dòng khí amôniắc đi vào cấp nén thứ nhất của K-4041 được điều chỉnh bằng

một dòng amôniắc nhỏ (được lấy ra từ 10V-5004) phun vào đường ống dẫn khí NH3

tới 10V-5007.

Hơi amôniắc đi ra từ 10E-5006 và 10E-5009 được dẫn vào bình tách lỏng 10V-

5008. Hơi amôniắc đi ra khỏi cấp I máy nén 10K-4041 sau khi được làm nguội bởi

trao đổi nhiệt 10E-4041 được dẫn vào bình tách lỏng 10V-5008. Phần amôniắc lỏng

tách ra được hồi lưu trở lại trao đổi nhiệt làm lạnh 10E-5006. Nhiệt độ của dòng khí

amôniắc đi vào cấp nén thứ 2 của K-4041 được điều chỉnh bằng việc phun một dòng

ammoniắc nhỏ (được lấy từ 10V-5004) vào dòng khí amôniắc đi từ 10E-4041 sang

10V-5008. Khí amôniắc đi ra khỏi 10V-5008 có áp suất 7 barg, nhiệt độ 31oC được

dẫn sang cương vị máy nén, đi vào cấp II máy nén khí 10K-4041.

Hơi amôniắc đi ra khỏi cấp II máy nén 10K-4041 có áp suất 16,8 barg, nhiệt độ

108oC, được dẫn sang TB làm lạnh ngưng tụ 10E-5010A/B để ngưng tụ hơi amôniắc.

NH3 đi ra khỏi 10E-5010A/B có nhiệt độ 41,5oC được dẫn vào bồn chứa amôniắc

10V-5004 vận hành tại áp suất 16,6 barg. Tại bồn chứa 10V-5004, phần khí chưa

ngưng tụ (bao gồm cả khí trơ) đi ra khỏi đỉnh bồn chứa được dẫn vào trao đổi nhiệt

làm lạnh 10E-5011 để ngưng tụ hơi amôniắc thành thể lỏng. Hỗn hợp đi ra khỏi 10E-

5011 được dẫn sang bình tách lỏng cho khí xả trơ 10V-5005. Tại 10V-5005, phần lỏng

tách ra được dẫn vào trộn lẫn với dòng NH3 lỏng đi vào 10E-5008 (như đã trình bày ở

75


trên); phần hơi chưa được ngưng tụ được dẫn đi nhập với dòng khí đi ra từ 10V-5002

rồi sang cương vị thu hồi hyđrô.

Như vậy chu trình lạnh hoạt động như một vòng khép kín mặc dù vẫn có một

lượng amôniắc lẫn khí trơ được trộn lẫn vào hỗn hợp lưu chất lạnh nhưng sau đó cũng

được tách ra ở 10V-5003 và 10V-5005.

VI.5. Thu hồi amoniắc

Mục đích của bộ phận thu hồi amoniắc là để thu hồi lượng amoniắc trong khí

phóng không từ chu trình tổng hợp và từ các khí off-gas thấp áp khác và để thu hồi

chúng lại ở nồng độ 99% amoniắc lỏng.

Bộ phận bao gồm các thiết bị chính sau đây đi cùng với các bộ trao đổi nhiệt, bơm

và thùng KO :

Tháp háp thụ khí phóng không ( 10-T-5051 )

Tháp hấp thụ khí off – gas ( 10 – T – 5052 )

Tháp chưng cất ( 10 – T – 5053 )

76


Hình 23: Quá trình thu hồi amoniắc

Thuyết minh quá trình: Khí điều chỉnh đã được tách lỏng đi ra từ 10-V-5014

được dẫn sang tháp hấp thụ amôniắc cao áp (10-E-5051). Khi cụm thu hồi amôniắc

chưa được đưa vào hoạt động thì khí điều chỉnh sau khi ra khỏi 10-V-5014 có thể được

xả vào đường ống gom khí thải mang đi đốt tại đầu đốt ngoài trời (tại flare). Amôniắc

có trong khí điều chỉnh được hấp thụ bằng dung dịch sản phẩm đáy (lean solution) đi

ra của tháp chưng cất ammoniac (10-T-5053), sau khi đi qua trao đổi nhiệt giữa dung

dịch vào/ra tháp chưng luyện (10-E-5051) và trao đổi nhiệt làm nguội sản phẩm đáy

của tháp chưng luyện NH3 (10-E-5054), đi vào từ đỉnh tháp hấp thụ cao áp (10-T-

5051. Dòng khí đã được hấp thụ tách loại phần

lớn amôniắc đi lên ra khỏi đỉnh của 10T-5051 được dẫn sang cương vị thu hồi hyđrô

để thực hiện quá trình xử lý tách H2. Khi cương vị thu hồi hyđrô chưa sẵn sàng đưa

77


vào hoạt động hoặc cương vị này hoạt động chưa ổn định thì khí này được dẫn tới

đường ống thải chính dẫn ra đầu đốt ngoài trời (flare).

Dung dịch đi ra khỏi đáy của 10-T-5051, (rich solution) được giảm áp đến 25 barg

rồi hợp với dòng đi ra từ đáy tháp hấp thụ amôniắc thấp áp (10-T-5052), sau đó đi vào

10-E-5051. Sau khi lấy nhiệt từ dung dịch đi ra từ đáy tháp chưng cất amôniắc (10-T-

5053) tại 10-E-5051, dung dịch hấp thụ amôniắc được dẫn vào 10T-5053. Tại tháp

chưng cất, hơi amôniắc bay ra từ đỉnh tháp được làm nguội ngưng tụ (ở áp suất 24.5

barg) tại thiết bị làm lạnh ngưng tụ sản phẩm đỉnh của tháp chưng cất (10-E-5052).

Dòng lưu chất đi ra khỏi 10E-5052 được dẫn sang bình tách amôniắc lỏng (10-V-

5051). Tại 10-V-5051, amôniắc lỏng được bơm một phần hồi lưu trở lại 10-T-5053,

phần lớn nhập vào dòng amôniắc dẫn sang xưởng urê bằng bơm tuần hoàn sản phẩm

đỉnh của tháp chưng cất (10-P-5053A hoặc 10-P-5053B). Khí không ngưng đi ra khỏi

10-V-5051 và khí ra 10-V-5005 được dẫn gia nhập vào đường ống dẫn khí đi ra khỏi

bình giảm áp sơ cấp dung dịch amôniắc (10-V-5002) rồi được dẫn vào tháp hấp thụ

amôniắc thấp áp (10-T-5052).

Khí (áp suất 16.8 barg) không ngưng ra khỏi bình tách lỏng (10-V-5005), khí (áp

suất 24 barg) chưa ngưng tụ đi ra từ đỉnh thiết bị 10-V-5051, được gia nhập với dòng

khí bay ra khỏi bình giảm áp sơ cấp (10-V-5002) rồi đưa đến 10-T-5052. Trước khi đi

vào 10-T-5052, khí nguyên liệu được van điều tiết giảm áp xuống đến áp suất 15.7

barg. Khí từ 10-V-5005 đến sẽ được gia nhập với khí từ 10-V-5002 sau van điều tiết

(downstream), phía đến 10-T-5052. Tại tháp hấp thụ thấp áp, khí chứa amôniắc đi từ

dưới lên sẽ bị hấp thụ bởi dung dịch có nồng độ amôniắc rất thấp (lean solution) đi từ

đỉnh tháp xuống. Dung dịch amôniắc nồng độ thấp (sản phẩm đáy) đi ra ở tháp chưng

cất 10-T-5053, trước khi đi vào đỉnh của 10-T-5052 được giảm áp bằng van điều tiết,

được làm nguội sau khi cấp nhiệt cho dòng nguyên liệu đầu vào của 10-T-5053 và

được làm lạnh nhờ đi qua các thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-5054 va 10-E-5051. Dòng

khí đã bị hấp thụ NH3 đi lên, ra khỏi đỉnh của 10-T-5052, có áp suất 14,7 barg được

dẫn đi gia nhập vào hệ thống đường ống khí xả chính làm nhiên liệu đốt cấp nhiệt cho

thiết bị Reformer; khi cương vị này hoặc các cương vị khác hoạt động chưa ổn định thì

dòng khí này được dẫn tới đường ống dẫn khí thải đến đầu đốt ngoài trời (flare).

78


Dung dịch đã hấp thụ NH3 đi ra từ đáy của 10-T-5052 được bơm 10-P-5052 bơm

tới gia nhập với đường ống chung dẫn dung dịch đã hấp thụ amôniắc từ tháp hấp thụ

cao áp sang tháp chưng luyện, tại vị trí sau van điều tiết dòng từ đáy của 10-T-5051

sang và trước khi vào trao đổi nhiệt 10-E-5051. Sau khi được gia nhiệt bởi dòng sản

phẩm nóng đi ra từ đáy thiết bị chưng cất, dòng dung dịch hấp thụ có nồng độ amôniắc

cao từ 10-T-5051 và 10-T-5052 được dẫn vào 10-T-5053 tại đỉnh phần chưng và đáy

phần luyện. Dòng nguyên liệu đi từ trên xuống đáy của phần chưng, lấy nhiệt của hơi

đi từ dưới lên và hơi amôniắc tách ra khỏi dòng lỏng. Dòng nguyên liệu lỏng đi từ trên

xuống đồng thời cũng hấp thụ hơi nước có lẫn trong dòng hơi amôniắc bay lên từ đáy

rồi đi xuống đáy thiết bị. Dòng hơi amôniắc tiếp tục bay lên ra khỏi đoạn chưng đi vào

đáy rồi đi lên đỉnh của đoạn luyện. Cũng giống như quá trình xảy ra ở đoạn chưng, hơi

nước có lẫn trong dòng hơi amôniắc đi lên bị dòng hồi lưu lỏng đi từ đỉnh thiết bị

chưng cất hấp thụ xuống đáy đoạn luyện rồi vào đoạn chưng. Hơi amôniắc (đi lên) có

nhiệt độ cao cấp nhiệt cho dòng hồi lưu (đi xuống) và hơi amôniắc bị tách ra khỏi dòng

lỏng. Khi đi lên tới đỉnh tháp chưng cất, nồng độ amôniắc trong dòng hơi tăng lên đến

chỉ số theo yêu cầu công nghệ; hơi NH3 này được đi làm lạnh ngưng tụ tại E-5052 và

tách amôniắc lỏng (như trình bày ở trên). Dòng lỏng đi từ trên đỉnh tháp xuống đến

đáy tháp có nồng độ amôniắc thấp dần, do amôniắc bị tách ra và cuốn theo dòng hơi đi

lên, có nhiệt độ tăng dần. Khi xuống tới đáy tháp, dòng lỏng sẽ có nồng độ amôniắc

thấp đạt theo yêu cầu để tiếp tục dẫn tuần hoàn quay trở lại hấp thụ amôniắc tại 10-T-

5051 và 10-T-5052.

Trong quá trình chưng luyện, để cấp nhiệt cho quá trình thì dung dịch ở đáy thiết bị

chưng cất được gia nhiệt thông qua bộ gia nhiệt 10-E-5053 (reboiler). Dòng hơi nước,

sau khi được làm bão hoà, dẫn vào 10-E-5053 (đi trong ống) để cấp nhiệt cho dung

dịch đáy của 10-T-5053. Nhiệt cấp cho dung dịch đáy là nhiệt do hơi nước có nhiệt độ

cao ngưng tụ. Dung dịch đáy của 10-T-5053 được tuần hoàn do sự đối lưu tự nhiên.

Dung dịch đáy có nhiệt độ thấp tự đi vào 10E-5053 và lấy nhiệt do dòng hơi nước cấp.

Dung dịch sau khi đã lấy nhiệt của hơi nước có nhiệt độ cao sẽ bay hơi một phần, phần

còn lại tự đi vào trở lại đáy 10-T-5053 do sự đối lưu.

Do trong quá trình thu hồi amôniắc có một phần nước bị bay hơi lôi cuốn theo dòng

amôniắc (sản phẩm chưng cất), một phần thất thoát theo dòng khí thải nên phải bổ

79


sung một lượng nước như vậy vào quá trình này khi nhận thấy có sự giảm đáng kể

mực chất lỏng trong tháp chưng luyện amôniắc. Lượng nước này được bổ sung bằng

dòng hơi (trích ra từ đường hơi đi vào 10-E-5053). Nhiệt độ dung dịch đáy của 10-T-

5053 được duy trì ở 226oC, nhiệt độ của dòng hơi đi ra khỏi đỉnh của 10-T-5053 được

duy trì ở 60,9oC.

VII. CÔNG NGHỆ CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG THU HỒI CO2

VII.1. Mục đích, ý nghĩa của phân xưởng

Trong giai đoạn hiện nay, vấn đề bảo vệ môi trường là một trong những vấn đề

đòi hỏi sự quan tâm của tất cả xã hội.Hiêu ứng nhà kính và tình hình nóng lên của trái

đất do ảnh hưởng khói thải các nhà máy công nghiệp đang là mối lo ngại của người

dân đến bầu khí quyển của trái đất.Và nguyên nhân của những vấn đề trên chính là

nồng độ CO2 được thải ra từ các nhà máy công nghiệp.

Nhận thức được tác hại của CO2 đối với môi trường,ban lãnh đạo nhà máy đã

tiến hành xây lắp cụm phân xưởng thu hồi CO2 từ khói thải của quá trình

Refoming.Với cụm phân xưởng này, nhà máy đã góp phần bảo vệ môi trường đồng

thời tận thu được một phần CO2 cho quá trình tổng hợp Ure, tăng thêm thu nhập cho

nhà máy.

VII.2. Công nghệ chung của cụm thu hồi CO2

Cụm thu hồi CO2 bao gồm 03 công đoạn chính:

- Làm nguội khói thải (flue gas)

- Thu hồi CO2

- Giải hấp (tái sinh dung môi)

Hình 24: Công nghệ chung cụm thu hổi CO2

80


VII.2.1. Công đoạn làm nguội khói thải

Thiết bị làm nguội khói thải 10-T-1001 là một tháp hình trụ với đệm cấu trúc

bên trong. Vì nhiệt độ khói thải ra khỏi 10-H-2001 rất cao, phản ứng hấp thụ CO2 là

phản ứng tỏa nhiệt, đồng thời để giảm lượng dung môi KS1 tiêu thụ, dòng khói thải

trước khi vào tháp hấp thụ 10-T-1002 cần phải được làm nguội. Trong tháp 10-T-

1001, dòng khói thải sẽ được làm nguội bằng cách tiếp xúc trực tiếp với dòng nước

tuần hoàn từ đỉnh tháp 10-T-1001 trước khi đưa vào tháp hấp thụ CO2, dòng nước

tuần hoàn này được làm nguội qua thiết bị làm nguội nước làm mát khói thải 10-E-

1001.

Khói thải được lấy ra từ ống khói thải của 10H2001 và được đưa đến phân

xưởng thu hồi CO2 bằng quạt 10-K-1001 được lắp đặt tại đầu ra của tháp làm nguội

10-T-1001. Khói thải này được xả trực tiếp ra ngoài qua ống khói 10SK2001 của

xưởng NH3 trong trường hợp quạt 10-K-1001 bị sự cố. Vì vậy, nhà máy sẽ không bị

ảnh hưởng trong trường hợp phân xưởng thu hồi CO2 bị sự cố.

VII.2.2. Công đoạn thu hồi CO2

Tháp hấp thụ CO2 10-T-1002 là một tháp hình trụ sử dụng đệm cấu trúc bên

trong. Tháp này chia làm 02 phần chính: Phần dưới dùng để hấp thụ CO2 và phần trên

dùng để rửa khói thải đã qua xử lý.

a. Hấp thụ CO2

Khói thải sau khi làm nguội trong thiết bị 10-T-1001 sẽ được nạp liệu vào đáy

thiết bị hấp thụ CO2 10-T-1002. Khói thải sẽ đi lên trên đỉnh tháp qua các tầng đệm và

tiếp xúc ngược chiều với dòng dung dịch nghèo CO2 từ trên xuống qua bề mặt đệm,

tại đây CO2 trong dòng khói thải sẽ bị hấp thụ bởi dung dịch trên.

Dòng dung dịch giàu CO2 từ đáy tháp 10-T-1002 được bơm 10-P-1003 A/B

đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-1003 A/B trước khi đến tháp giải hấp 10-T-1003.

b. Đoạn rửa

81


Dòng khói thải từ phân đoạn hấp thụ CO2 di chuyển lên trên vào phân đoạn rửa

của tháp 10-T-1002. Khói thải sau khi xử lý được rửa bằng nước chứa dung môi, sau

đó chúng được làm nguội hoàn toàn ở 10-E-1002 nhằm mục đích duy trì cân bằng

nước trong hệ thống. Đoạn rửa ở phần trên của tháp bao gồm đệm và các thiết bị tách

sương. Khí đã xử lý sẽ được xả ra từ đỉnh tháp hấp thụ CO2 10-T-1002.

VII.2.3. Giải hấp

Thiết bị giải hấp 10-T-3001 có dạng hình trụ, bên trong sử dụng đệm cấu trúc.

Tại đây dung môi giàu CO2 bị phân tách bằng hơi và CO2 được lấy ra khỏi dòng dịch.

Dung môi giàu CO2 từ đáy tháp hấp thụ 10-T-1002 được gia nhiệt bằng dung

dịch nghèo CO2 lấy từ đáy tháp giải hấp 10-T-1003 tại thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-

1003A/B. Dung môi giàu CO2 sau khi gia nhiệt được nạp liệu vào phần trên của tháp

giải hấp, tại đây nó được tiếp xúc với dòng hơi stripping.

Dung môi giàu CO2 sẽ được phân tách bằng hơi trong 10-T-1003 và giải hấp để

thành dung dịch nghèo. Hơi dùng trong thiết bị giải hấp 10-T-1003 được sản xuất từ

reboiler 10-E-1005, thiết bị này sử dụng hơi thấp áp để đun sôi dịch nghèo CO2.

Hơi qua đỉnh 10-T-1003 sẽ được làm nguội đến 450C qua thiết bị ngưng tụ 10-

E-1004. Nước bị ngưng tụ từ bình hồi lưu tuần hoàn 10-V-1001 một phần sẽ được đưa

đến đỉnh tháp 10-T-1003 qua bơm hồi lưu tuần hoàn 10-P-1004A/B.

Dung dịch nghèo CO2 ra khỏi đáy của 10-T-1003 sẽ được làm nguội đến 400C

bởi thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-1003A/B và thiết bị làm lạnh 10-E-1006 trước khi đưa

vào tháp hấp thụ CO2 10-T-1002. Khoảng 10% khối lượng dung dịch nghèo CO2 này

được đưa qua bộ lọc bằng than hoạt tính 10-FL-1002 để tách dầu và tạp chất hòa tan,

các bộ lọc 10-FL-1001 và 10-FL-1003 được đặt trước và sau 10-FL-1002 dùng để tách

các tạp chất không hòa tan.

VII.2.4. Công đoạn tái sinh dung môi (Vận hành gián đoạn)

SOx và NO2 phản ứng với dung môi KS-1 trong tháp hấp thụ CO2 (10-T-

1002), phản ứng này sẽ hình thành muối bền nhiệt (HSS). Sự hình thành HSS sẽ làm

tạo bọt trong dung dịch. Thiết bị tái sinh (Reclaimer) 10-E-1007 được sử dụng nhằm

82


mục đích loại bỏ HSS tích tụ trong dung môi KS-1. Thiết bị tái sinh 10-E-1007 hoạt

động như một tháp chưng cất gián đoạn đơn giản. Khi hàm lượng HSS trong dung môi

đạt đến giới hạn tối đa, 10-E-1007 được khởi động để gia nhiệt cho dung môi với

NaOH và nước hồi lưu. Một phần NO2 và SOx trong thành phần của HSS sẽ phản ứng

với NaOH trong 10E1007. Phản ứng này sẽ tạo muối và giải phóng một phần dung

môi KS-1 từ muối bền nhiệt HSS. Muối sinh ra, NaOH thừa và các sản phẩm khác có

nhiệt độ sôi cao hơn dung môi KS-1. Vì vậy, khi được cấp nhiệt dung môi KS-1 và

nước sẽ hóa hơi trước và đi ra khỏi 10E1007 đến 10T1003. Các hợp chất còn lại được

xem như là chất thải và được đưa đi xử lý.

VII.2.5. Hệ thống bồn chứa dung dịch hấp thụ KS-1

Bồn chứa dung dịch 10-TK-1001 dùng để chứa dung dịch KS-1 của phân

xưởng thu hồi CO2 trong thời gian phân xưởng ngừng hoạt động. Bồn chứa 10-TK-

1002 được sử dụng nhằm mục đích thu hồi dung dịch KS-1 sau khi xả thải và dùng để

bổ sung dịch KS-1.

VII.3. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của cụm thu hồi

CO2

VII.3.1. Ảnh hưởng của các tạp chất.

a. SO2

Nếu SO2 được nạp liệu vào tháp hấp thụ CO2 10-T-1002 cùng với khói thải,

SO2 sẽ phản ứng với dung dịch KS-1 và hình thành muối bền nhiệt (HSS). Dung dịch

KS-1 đã phản ứng với SO2 sẽ được tách ra từ HSS và được thu hồi trong công đoạn tái

sinh. Tuy nhiên việc nạp liệu SO2 này sẽ làm tăng tần suất hoạt động của thiết bị tái

sinh, làm tăng lượng dung dịch KS-1 tiêu thụ vì một phần của dung dịch KS-1 nạp liệu

vào thiết bị Reclaimer 10-E-1007 sẽ được đưa ra ngoài phân xưởng để xử lý.

b. NOx

Thành phần của khói thải bao gồm các oxit Nito nhưng chủ yếu là NO và NO2.

Khi NO được đưa vào tháp hấp thụ, chỉ một lượng nhỏ bị hấp thụ vật lý, phần còn lại

được đưa ra ngoài qua đỉnh tháp hấp thụ CO2. Mặt khác, phần NO2 phản ứng với

dung dịch KS-1 tạo ra muối bền nhiệt. Do đó, NO2 đi vào tháp hấp thụ sẽ làm tăng

83


lượng tiêu tốn dung dịch KS-1. Hơn nữa, NO sẽ bị hấp thụ vật lý bởi dung dịch KS-1

và phần nhỏ NO2 sẽ bị cuốn theo lượng CO2 thu hồi.

c. Oxi

Không giống như các amine, dung dịch KS-1 không bị ảnh hưởng bởi oxi khi

nồng độ bằng nồng độ không khí. Do vậy, không cần đưa khí trơ vào các bồn chứa

dung dịch hoặc các thiết bị tồn trữ khác. Tuy nhiên, muối bền nhiệt sẽ được hình thành

khi dịch tiếp xúc với O2 ở tháp hấp thụ CO2 trong thời gian dài.

d. Bụi

Việc tích tụ bụi trong dung dịch KS-1 có thể gây ra các vấn đề như tạo bọt, ăn mòn,

tăng lượng tiêu tốn dịch KS-1. Thêm vào đó, bụi sẽ làm tắc các bộ lọc.

VII.3.2. Sự hấp thụ CO2

Hiệu suất hấp thụ CO2 sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

- Nồng độ CO2 trong dòng khói thải nạp liệu và trong tháp hấp thụ.

- Nhiệt độ dòng khói thải nạp liệu vào tháp hấp thụ.

- Hiệu suất tiếp xúc lỏng-hơi

- Lưu lượng dòng khói thải và lưu lượng dịch KS-1 nạp liệu vào tháp hấp thụ

CO2

- Nồng độ dịch KS-1

- Năng lực hấp thụ CO2 của dịch nghèo KS-1

VII3.3. Cân bằng nước

Việc giữ cân bằng nước trong hệ thống là rất quan trọng để duy trì nồng độ KS-

1. Cân bằng nước được duy trì tự động bằng việc kiểm soát nhiệt độ khí đầu vào và

đầu ra của tháp hấp thụ 10-T-1002 để duy trì mức dịch KS-1 ổn định tại đáy tháp hấp

thụ. Ví dụ: cân bằng nước được xác định bởi tổng lượng ẩm nạp liệu vào tháp hấp thụ

CO2 cùng với khói thải, bao gồm ẩm đưa ra khỏi đỉnh tháp 10-T-1002 và ẩm bị lôi

cuốn cùng với CO2 sản phẩm. Hơn nữa, tổng lượng ẩm nạp liệu vào tháp hấp thụ CO2

sẽ được kiểm soát bằng nhiệt độ nước làm mát khói thải đưa vào thiết bị làm nguội 10-

T-1001 vì nhiệt độ của dòng khói thải được xác định bởi nhiệt độ của dòng nước làm

84


mát. Lượng ẩm đưa ra khỏi đỉnh tháp 10-T-1002 cũng sẽ được kiểm soát giống như

việc kiểm soát ẩm nạp liệu vào tháp hấp thụ.

Khi nhiệt độ dòng khói thải nạp liệu vào tháp hấp thụ CO2 cao hơn nhiệt độ

khói thải đã xử lý ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ, mức dung dịch ở đáy tháp 10-T-1002 sẽ

tăng lên và dung dịch KS-1 sẽ bị loãng và ngược lại.

VII3..4. Đoạn rửa của tháp hấp thụ CO2.

Mục đích chính của đoạn rửa trong tháp hấp thụ CO2 là để thu hồi ẩm được tạo

ra do sự tỏa nhiệt của phản ứng hấp thụ CO2 và hơi amine. Nồng độ KS-1 trong nước

rửa và nhiệt độ khói thải đã xử lý tại đầu ra của đoạn rửa ảnh hưởng rất lớn đến hiệu

suất thu hồi hơi amine.

Có 2 cách hạn chế hiệu quả việc thoát amine như sau:

Đưa nước hồi lưu vào đoạn rửa

Một phần nước hồi lưu được đưa vào đoạn rửa của tháp hấp thụ CO2 nhằm mục

đích giảm nồng độ của KS-1 trong nước rửa. Đặc biệt, trong quá trình vận hành bình

thường, 50% lượng nước hồi lưu này được đưa về đoạn rửa còn trong quá trình vận

hành ở chế độ tái sinh thì đưa khoảng 30-40% lượng hồi lưu.

Giảm nhiệt độ đầu ra tại đoạn rửa của tháp hấp thụ

Giảm nhiệt đầu vào khí khói thải sẽ tốt trong việc hạn chế thoát dịch KS-1 ra

môi trường. Vì thế, khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn bình thường trong mùa đông

hoặc trong ca đêm, tiến hành điều chỉnh bằng cách giảm nhiệt độ khói thải tại đầu ra

của đoạn rửa.

VII.3.5. Các biện pháp duy trì chất lượng dung dịch KS-1

Việc duy trì chất lượng dung dịch KS-1 tốt sẽ làm giảm lượng tiêu thụ phụ trợ

và lượng tiêu thụ dung dịch KS-1 đồng thời đảm bảo quá trình vận hành ổn định. Các

biện pháp chính cần kiểm soát để đảm bảo chất lượng dung dịch KS-1 tốt nhất:

a. Kiểm soát nồng độ KS-1

85


Khi tăng tốc độ tuần hoàn dung dịch KS-1 thì lượng tiêu thụ hơi lớn, do đó

nồng độ KS-1 sẽ giảm thấp. Vì vậy nồng độ này cần phải được kiểm tra, theo dõi

thường xuyên và được bổ sung khi cần.

b. Kiểm soát hàm lượng muối bền nhiệt.

Khi hàm lượng muối bền nhiệt (HSS) cao sẽ làm tăng tốc độ suy giảm chất

lượng của dung môi và gây tạo bọt. Vì vậy khi hàm lượng muối bền nhiệt trong dung

dịch KS-1 đạt đến giới hạn 2% cần phải đưa thiết bị tái sinh 10-E-1007 vào hoạt động.

c. Loại bỏ các yếu tố tạo bọt

Phần dung dịch KS-1 nạp liệu vào tháp hấp thụ CO2 được đưa liên tục vào bộ

lọc than hoạt tính để loại bỏ các tạp chất gây tạo bọt. Do vậy cần phải bảo dưỡng than

hoạt tính thường xuyên.

d. Kiểm soát hàm lượng sắt hòa tan

Khi hàm lượng sắt hòa tan và lượng HSS cao, sự suy giảm chất lượng của dung

môi và sự tạo bọt càng tăng. Nếu hàm lượng sắt hòa tan đạt đến 10ppm, thiết bị tái

sinh 10-E-1007 phải được khởi động. Nhưng về lý thuyết thì giá trị này sẽ không bao

giờ đạt đến.

VII.3.6. Ăn mòn

Nguyên nhân chính của việc ăn mòn là do việc duy trì chất lượng dung dịch

KS-1 kém và các nguyên nhân khác do vật liệu chế tạo thiết bị.

Các vị trí trong thiết bị nên sử dụng thép không rỉ để chống ăn mòn:

Các bề mặt tiếp xúc với khí hoặc lỏng có tính acid. Tuy nhiên ở những

vị trí tiếp xúc với KS-1 có thể sử dụng thép carbon.

Các vị trí mà ở đó quá trình tách nhanh (fushing) xảy ra. Quá trình tách

nhanh xảy ra khi CO2 thoát ra khỏi dung dịch do tăng nhiệt hoặc giảm áp.

Các vị trí trong đường ống có vận tốc dòng chảy lớn.

VII.3.7. Vận hành đảm bảo hiệu quả kinh tế

Để vận hành hệ thống một cách kinh tế nhất cần xem xét các yếu tố sau:

86


Điều chỉnh tốc độ tuần hoàn dung dịch KS-1

Lưu lượng tuần hoàn dung dịch KS-1 lớn sẽ làm tăng lượng điện tiêu thụ cho

bơm tuần hoàn, tăng hơi và tăng nước làm mát. Vì vậy tốc độ tuần hoàn nên được điều

chỉnh tùy theo điều kiện vận hành.

Điều chỉnh việc nạp liệu khói thải

Việc nạp liệu quá dư khói thải dẫn đến việc thất thoát dung dịch KS-1 tăng lên.

Do vậy cần phải điều chỉnh lượng nạp liệu này theo điều kiện vận hành.

Làm mát khói thải

Nhiệt độ dòng khói thải vào tháp hấp thụ CO2 cao thì hiệu suất hấp thụ CO2 sẽ

giảm. Đồng thời nhiệt độ cao cũng sẽ làm tăng lượng mất mát dung dịch KS-1 do nhiệt

độ của khói thải đã xử lý ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ tăng theo để duy trì cân bằng nước.

Làm sạch trao đổi nhiệt tấm đấu nối với thiết bị giải hấp 10-T-1003.

Khi các tấm trao đổi nhiệt của thiết bị 10-E-1003A/B bị bẩn, hiệu suất truyền

nhiệt sẽ giảm và lượng hơi tiêu thụ tăng lên do nhiệt độ của dung dịch KS-1vào thiết bị

tái sinh 10-T-1003 giảm xuống. Nếu điều này ảnh hưởng lớn đến chi phí vận hành thì

cần phải rửa thiết bị này.

VII.4. Dung môi hấp thụ KS-1

Dung dịch hấp thụ CO2 là dung dịch có tên bản quyền là KS-1 có thành phần chủ

yếu là monoethanol amin (MEA).MEA là dung môi bình thường được sản xuất và sử

dụng sớm nhất với hơn 50 năm trong lĩnh vực hấp thụ CO2 cho các quá trình tách hay

thu hồi với mục đích sản xuất nước giải khát hoặc nước đá khô.

Công thức phân tử MEA:

HO-CH2-CH2-NH2

Hiện nay, nhà máy sử dụng dung môi KS-1 70% trong quá trình vận hành bình thường

của phân xưởng.

Phương trình phản ứng cơ bản của quá trình hấp thụ CO2 bằng dịch KS-1 :

2 R-NH2 + CO2 R-NH3+ + R-NH-COO-

R-NH2 + CO2 + H2O R-NH3+ + HCO3

-

87


Để đảm bảo khả năng hấp thụ CO2 của dịch KS-1 ổn định, chúng ta cần chú ý tới việc

duy trì nồng độ KS-1 đồng thời đảm bảo chất lượng dung dịch.Kiểm tra và duy trì các

yếu tố ảnh hưởng tới chât lượng KS-1 trong giới hạn cho phép bao gồm các yếu tố như

sau :

- Nồng độ CO2 trong dịch KS-1 nghèo

- Nhiệt độ dịch KS-1 trong quá trình vận hành

- Hàm lượng muối bền nhiệt (HHS) trong dung dịch ( < 2 %)

- Hàm lượng sắt hòa tan ( giới hạn 10%)

Nếu hàm lượng muối bền nhiệt và hàm lượng sắt hòa tan trong dung dịch KS-1 vượt

quá giới hạn cho phép, hay cường độ tạo bọt trong tháp hấp thụ CO2 tăng lên thì tiến

hành khởi động thiết bị tái sinh dung môi 10-E1007.Kết hợp với bộ lọc 10-FL1002,

10-FL1001, 10-FL1003 để đảm bảo chất lượng của dung môi KS-1.

VII.5. Thiết bị chính trong phân xưởng

VII.5.1. Thiết bị làm mát khói thải 10-T1001

10-T1001 là tháp hình trụ ,sử dụng đệm cấu trúc để tăng bề mặt tiếp xúc lỏng

hơi trong tháp.Khói thải được đưa vào tháp từ dưới lên, còn dòng nước làm mát được

đưa từ trên xuống tiếp xúc trực tiêp với nhau.Khói thải ra khỏi đáy tháp được làm lạnh

tới nhiệt độ 42oC.

88


Hình 25: Thiết bị làm mát 10-T1001

VII.5.2. Tháp hấp thụ CO2 10-T1002

10-T1002 là tháp hình trụ gồm 2 phần :

Phần dưới dùng để hấp thụ CO2 bằng dịch KS-1, sử dụng đệm cấu trúc.

Phần trên gồm 2 đoạn rửa dùng đệm cấu trúc để rửa khói thải sau khi đã hấp thụ.Khói

sau khi rửa được thải ra ngoài trên đỉnh tháp hấp thụ.

89


Hình 26: Thiết bị hấp thụ 10- T1002

VII.5.3. Thiết bị giải hấp 10-T1003.

10-T1003 là tháp chưng luyện hình trụ dùng đệm cấu trúc bên trong.Trên đỉnh

tháp có lắp 3 đĩa chưng được nạp lỏng nhằm ngăn ngừa hiện tượng lỏng cuốn theo khí

thoát ra ngoài làm thất thoát amin.

90


Hình 27: Thiết bị giải hấp 10-T1003

VII.6. Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Dòng khói thải flue gas với áp suất -0,002 barg từ lò đốt refoming được đưa

sang thiết bị làm mát 10-T1001, tại đây khói thải được làm mát tới nhiệt độ 42oC bằng

dòng nước làm mát đi từ trên đỉnh tháp xuống.Dòng nước làm mát được bơm tuần

hoàn bằng bơm 10-P1001 và được duy trì nhiệt độ làm mát bằng thiết bị trao đổi nhiệt

10-E1001.

Khói thải sau khi làm mát được hút qua thiết bị hấp thụ 10-T1002 bằng quạt hút

10-K1001.Tại thiết bị hấp thụ, dòng khói thải đi từ dưới lên tiếp xúc trực tiếp với dòng

dung dịch KS-1 đi từ trên xuống, CO2 được hấp thụ vào KS-1 ở áp suất thường.Sau

khi ra khỏi đoạn hấp thụ, khói thải đi vào đoạn rửa phía trên, tại đây khói thải được

làm mát và thải ra ngoài không khí.

91


Dòng dịch KS-1 giàu CO2 được bơm 10-P1003 A/B bơm vào tháp giải hấp 10-

T1003 sau khi được gia nhiệt bằng dòng dịch nghèo CO2 đi ra từ đáy tháp giải hấp.

Trong tháp giải hấp 10-T1003, CO 2 được tách ra khỏi dịch KS-1 đi ra khỏi đỉnh

tháp.Dòng dung dịch KS-1 nghèo CO2 được bơm 10-P1005 tuần hoàn trở lại tháp hấp

thụ.

Dòng hơi ra khỏi tháp giải hấp được làm lạnh bởi thiết bị 10-E1004 sau đó đi

vào thiết bị tách pha 10-V1001.Tại đây khí CO2 tinh khiết được đưa sang phân xưởng

tổng hợp Ure.Dòng nước ngưng tụ được bơm 10-P1004 A/B bơm tuần hoàn lại hệ

thống như sau : Khi hệ thống hoạt động bình thường thì 50% nước được tuần hoàn về

đoạn rửa của thiết bị hấp thụ, 50% được đưa về thiết bị giải hấp.Trường hợp vận hành

thiết bị tái sinh 10-E1007, 30-40% nước được tuần hoàn về đoạn rửa, 30-40% được

đưa đến thiết bị tái sinh dung môi, còn lại được tuần hoàn về tháp giải hấp.

Dòng dung môi KS-1 nghèo CO2 sau khi ra khỏi đáy thiết bị giải hấp được trao

đổi nhiệt với dòng KS-1 giàu CO2 vào tháp sau đó được đưa trở lại đỉnh đoạn hấp thụ

của 10-T1002.Khoảng 10% dịch KS-1 được đưa qua bộ lọc 10-FL1002 để lọc dầu và

tạp chất hòa tan, bộ lọc 10-FL1001 và 10-FL1003 được lắp trước và sau 10-FL1002 để

lọc các tạp chất không hòa tan.

Reboiler của thiết bị giải hấp được cung cấp nhiệt bằng dòng hơi thấp áp, duy

trì nhiệt độ của đáy tháp giải hấp ở 117oC.

Thiết bị tái sinh dung môi 10-E1007 hoạt động gián đoạn, được cung cấp nhiệt

bằng dòng hơi cao áp có áp suất 38 barg , hoạt động như một thiết bị chưng cất đơn

giản gián đoạn.Hơi nước và KS-1 có nhiệt độ sôi thấp hơn bay hơi trước, các tạp chất

và các hợp chất muối bền nhiệt được giữ lại trong thiết bị và được tháo ra sau khi kết

thúc công đoạn tái sinh.

92


Hình 28: Sơ đồ dây chuyền công nghệ phân xưởng thu hồi CO2

93


KẾT LUẬN

Nhà máy đạm Phú Mỹ đã đi vào hoạt động được tròn mười năm, công nghệ sản

xuất hầu như đã ổn định và được tự động hóa ở nhiều khâu.

Trong thời gian này, nhà máy có gặp một số sự cố như rò rỉ khí công nghệ,rò rỉ

bơm, hỏng van gây mất hơi nước siêu cao áp dẫn đến mất hơi cao áp gâp trip bên

xưởng ammoniac và cả xưởng ure gây thiệt hại về kinh tế. Sau mỗi lần gặp sự cố,

phòng công nghệ sản xuất đều tiến hành thảo luận để tìm ra biện pháp xử lý sao cho

phù hợp, các ứng xử nào được ưu tiên như bảo vệ thiết bị, tránh gây trip xưởng ure gây

mất sản phẩm.

Về sản phẩm của nhà máy, hiện nay còn tổn tại một nhược điểm đó là hạt ure bị

vỡ trong quá trình vận chuyển, đóng bao. Nhà máy vẫn đang nghiên cứu tìm hướng

khắc phục sao cho hiệu quả đạt được là tối ưu nhất.

Quá trình thực tập tại nhà máy, chúng em được trực tiếp làm việc với các kỹ sư

của phòng công nghệ sản xuất, quan sát công việc, tác phong làm việc và học tập các

tư duy nhìn nhận một vấn đề. Được các anh chị cung cấp tài liệu, giải đáp những thắc

mắc trong quá trình tìm hiểu. Bên cạnh đó, chúng em được làm quen với hệ thống mô

phỏng của vận hành DCS. Những điều đó thực sự rất hữu ích để nắm bắt các thông số,

hiểu được rõ công nghệ mà chúng em thực tập. Nó còn giúp chúng em có cái nhìn bao

quát hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp ammoniac.

Báo cáo này là bản tổng kết lại những vấn đề mà chúng em đã tìm hiểu về quá

trình tổng hợp NH3 từ khí tự nhiên theo công nghệ của Haldor Topsoe của nhà máy.

Mỗi cụm công nghệ trong xưởng là do một thành viên đảm nhận (là phần liên quan

đến đồ án tốt nghiệp).

Trong báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô thông

cảm và góp ý để chúng em sửa chữa, hiểu rõ hơn công nghệ này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

94

Documents

Báo Cáo Thực Tập Đạm Phú Mỹ