Thực tập thực tế chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu quy trì

Thực tập thực tế chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu quy trì Thực tập thực tế chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu quy trì Thực tập thực tế chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu quy trì Thực tập thực tế chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu quy trì Thực tập thực tế chuyên ngành công nghệ kỹ thuật hóa học nghiên cứu quy trì

THỰC TẬP THỰC TẾ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU QUY TRÌ

Sinh viên thực hiện:

VÕ QUỐC THÁI

Cần Thơ - năm 2024

THỰC TẬP THỰC TẾ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 2

1.1 Giới thiệu tổng quát về nhà máy 2

1.2 Sơ đồ tổ chức nhà máy 3

1.3 Sơ đồ bố trí tổng mặt của nhà máy 3

1.4 Nguồn nguyên liệu sử dụng cho xưởng Ammoni 4

1.4.1 Khí nguyên liệu cấp từ đường ống PM3-CAA: 4

1.4.2 Khí nguyên liệu cấp từ đường ống B&52 4

1.5 Các sản phẩm của nhà máyNhóm phân hữu cơ: 4

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY 5

2.1 Quy trình công nghệ tổng quát 5

2.2 Xưởng phụ trợ 5

2.3 Xưởng sản xuất ammoniac 6

2.3.1 Cụm khử lưu huỳnh 6

2.3.2 Cụm refoming 7

2.3.3 Cụm chuyển hóa CO 9

2.3.4 Cụm chuyển hóa CO 2 9

2.3.5 Cụm metan hóa 9

2.3.6 Tổng hợp Ammoni 10

2.4 Xưởng sản xuất Urea 10

2.4.1 Tổng hợp cao áp 11

2.4.2 Phân hủy và thu hồi cao áp 11

2.4.3 Phân hủy và thu hồi trung áp 11

2.4.4 Phân hủy và thu hồi thấp áp 12

2.4.5 Cô đặc chân không 12

2.5 Xưởng sản xuất NPK 13

2.6 Xưởng tạo hạt 14

2.7 Xưởng đóng bao Urea 15

CHƯƠNG 3 CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TẠI NHÀ MÁY 16

3.1 Thiết bị tại nhà máy 16

3.1.1 Phòng thí nghiệm 16

3.1.2 Xưởng sản xuất 16

3.2 Các sự cố và giải quyết 16

CHƯƠNG 4 VỆ SINH AN TOÀN TRONG NHÀ MÁY 17

4.1 An toàn lao động 17

4.2 Hệ thống xử lý nước thải 17

4.2.1 Nước thải nhiễm Amo 17

4.2.2 Nước thải nhiễm dầu 17

4.2.3 Nước thải sinh hoạt 17

CHƯƠNG 5 TỔNG KẾT 18

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1 : Sơ đồ tổ chức nhà máy 3

Hình 2: Sơ đồ bố trí tổng mặt nhà máy 3

Hình 3: Các sản phẩm của nhà máy 4

Hình 4: Quy trình công nghệ tổng quát 5

Hình 5: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất Ammoniac 6

Hình 6: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất Urea 10

Hình 7: Sơ đồ khối công nghệ sản xuất NPK 13

Hình 8: Sơ đồ khối công nghệ tạo hạt 14

Hình 9: Quy trình đóng bao urea 15

MỤC LỤC BẢNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY

1.1 Giới thiệu tổng quát về nhà máy

Công ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên Phân bón Dầu khí Cà Mau trựcthuộc Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam sở hữu 100% vốn, quản lý và vận hành Nhàmáy đạm Cà Mau nằm trong Khu công nghiệp cụm Khí-Điện-Đạm Cà Mau

Công suất thiết kế:

- Amoniac lỏng: 1350 tấn /ngày, tương đương 468 450 tấn/năm

- Phân đạm Ure: 2385 tấn /ngày, tương đương 800 000 tấn/năm

Nhà máy được xây dựng trên diện tích 52 ha, vốn đầu tư 900 triệu USD tại địa bàn

xã Khánh An, huyện U Minh, tỉnh Cà Mau với những mốc "son" quan trọng:

- Khởi công xây dựng: tháng 07 năm 2008

- Nhận khí đầu tiên:15/10/2011.Hoàn thành cơ khí: 31/ 08/2011

- Có sản phẩm thương mại đầu tiên: 31/ 01/ 2012

Bắt đầu vận hành thương mại (PAC): 24/04/2012

Công nghệ được áp dụng cho nhà máy đều là các công nghệ tiên tiến và hiện đạinhất hiện nay, bao gồm:

- Công nghệ sản xuất Ammonia của Haldor Topsoe SA (Đan Mạch)

- Công nghệ sản xuất urê của SAIPEM (Italy)

- Công nghệ vê viên tạo hạt của Toyo Engineering Corp (Nhật Bản)

Hầu hết các thiết bị chính, quan trọng đều có xuất xứ từ EU/G7 Các tiêu chuẩn ápdụng cho nhà máy là các tiêu chuẩn quốc tế (ASME, API, JIS…) và các tiêu chuẩn bắtbuộc về môi trường và an toàn, phòng chống cháy nổ của Việt Nam, tương tự Nhà máyĐạm Phú Mỹ

1.2 Sơ đồ tổ chức nhà máy

Hình 1 : Sơ đồ tổ chức nhà máy

1.3 Sơ đồ bố trí tổng mặt của nhà máy

Hình 2: Sơ đồ bố trí tổng mặt nhà máy

1.4 Nguồn nguyên liệu sử dụng cho xưởng Ammoni

1.4.1 Khí nguyên liệu cấp từ đường ống PM3-CAA:

Khí nguyên liệu được lấy bắt nguồn từ đường ống PM3, đường ống dẫn khí nàybắt nguồn từ giàn Bunga Raya (RRA/B) tại Lô PM3 trong vùng thỏa thuận thương mạigiữa Việt Nam-Malaysia và Lô 46 Cái Nước

Lượng nguyên liệu được tiêu thụ ở nhà máy: 1 460 000 Sm3/ngày (1 386 000

Nm3/ngày)

1.4.2 Khí nguyên liệu cấp từ đường ống B&52

Khi nguồn cung cấp khí từ đường ống dẫn khí PM3-CAA bị gián đoạn thì nhàmáy sẽ xử dụng khí nguyên liệu từ đường ống B&52 để đảm bảo nguồn nguyên liệu chonhà máy hoạt động mà không bị gián đoạn

1.5 Các sản phẩm của nhà máyNhóm phân hữu cơ:

Nhóm phân bón hữu cơ Nhóm phân đơn khoáng

Hình 3: Các sản phẩm của nhà máy

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY

2.1 Quy trình công nghệ tổng quát

Hình 4: Quy trình công nghệ tổng quát

Quá trình sản xuất urea trải qua 5 bước chính:

- Sản xuất amoniac (Xưởng ammoniac)

- Sản xuất urea (Xưởng urea)

- Cụm xử lý nước thô đầu vào

- Cụm khí tự nhiên đầu vào

2.3 Xưởng sản xuất ammoniac

Hình 5: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất Ammoniac

Xưởng ammonia có thể được vận hành và xuất ammonia theo hai cách:

- Cách 1: Ammonia sản phẩm đi sang xưởng sản xuất urea ở nhiệt độ 25oC áp suất2,45 MPag

- Cách 2: Ammonia sản phẩm đi về bồn chứa Ammonia ở nhiệt độ - 32oC áp suất0,5 MPag

Theo quy trình như hình trên:

 Nguồn cung cấp H2 là nước demi và khí hydrocarbon trong khí tự nhiên

 Nguồn cung cấp N2 là không khí Bên cạnh ammonia, nhà máy còn sản suất CO2,nguồn cung cấp CO2 là từ các hydrocarbon trong khí tự nhiên

2.3.1 Cụm khử lưu huỳnh

Do khí nguyên liệu chứa lưu huỳnh ở 2 dạng H2S (vô cơ) và lưu huỳnh hữu cơ nêncông đoạn khử lưu huỳnh được thực hiện theo hai bước Các hợp chất lưu huỳnh hữu cơđược chuyển thành H2S trong thiết bị hydro hóa, sau đó H2S được hấp thụ trong tháp hấpthụ

Mục đích của phân đoạn khử lưu huỳnh là nhằm loại bỏ dị nguyên tố lưu huỳnhtrong nguồn khí nguyên liệu trước khi vào reforming sơ cấp

Nguyên nhân là do xúc tác reforming sơ cấp và chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp rấtnhạy cảm với lưu huỳnh

2.3.1.1 Hydro hóa

Xúc tác thứ nhất trong Cụm khử lưu huỳnh là Coban-Molypden, được dùng chophản ứng hydro hoá.

Các phản ứng xảy ra như sau:

RSH + H2  RH + H2S

R1SSR2 + 3H2  R1H + R2H + 2H2S

R1SR2 + 2H2 R1H + R2H + H2S(CH)4S + 4H2  C4H10+ H2SCOS + H2  CO+ H2STrong đó R- là gốc hydrocacbon

Hai tháp hấp phụ lưu huỳnh, được đặt nối tiếp nhau, và hoàn toàn giống nhau.Nhiệt độ vận hành bình thường là khoảng 350oC Chất xúc tác kẽm oxit (ZnO) phản ứngvới H2S (hydro sulphide) và COS (cacbonyl sulphide) theo các phản ứng thuận nghịchsau đây:

ZnO + H2S ↔ ZnS + H2O

ZnO + COS ↔ ZnS + CO2

Chất xúc tác không phản ứng với oxy hoặc hydro tại bất cứ nhiệt độ nào.Kẽmsulphide không có tính tự bốc cháy nên không có yêu cầu đặc biệt khi tháo dỡ xúc tác.ZnO sẽ bị hydrat hóa và nó không thể tái sinh trở lại ZnO trong thiết bị phản ứng

2.3.2 Cụm refoming

Khí nguyên liệu sau khi được khử lưu huỳnh sẽ thực hiện phản ứng reforming vớihơi nước và không khí tạo thành khí công nghệ Thành phần khí công nghệ chủ yếu cáckhí như : H2, N2, CO, CO2 và hơi nước

Trong cụm reforming, khí đã khử lưu huỳnh được chuyển hóa thành khí tổng hợpnhờ quá trình reforming xúc tác hỗn hợp khí , với hơi nước và không khí

Hàm lượng CO trong sản phẩm để phục vụ tổng hợp NH3 cần chuyển hóa toàn bộ

CO phản ứng với hơi nước thành H2 và CO2 ,vừa sản xuất H2 cho tổng hợp NH3

2.3.2.1 Cụm reforming sơ cấp

Hỗn hợp khí tự nhiên và hơi nước được gia nhiệt tới nhiệt độ 535oC trước khi đivào thiết bị phản ứng Khí công nghệ được dẫn vào các ống xúc tác thẳng đứng theohướng từ trên xuống dưới Nhiệt cung cấp cho phản ứng được bức xạ từ các đầu đốt đặttrên tường lò tới ống xúc tác

Quá trình reforming hơi nước có thể được mô tả theo các phản ứng sau đây:

CnH2n+2 + H2O ↔ Cn-1H2n + CO + 2H2 – Q (1)

CH4 + 2H2O ↔ CO + 3H2 – Q (2)

CO + H2O ↔ CO2 + H2O + Q (3)Phản ứng (1) miêu tả phản ứng reforming hydrocacbon bậc cao chuyển hóa từngbậc xuống thành hydrocacbon bậc hơn, và cuối cùng thành phân từ metan như trong phảnứng (2) Nhiệt phát ra từ phản ứng (3) rất nhỏ so với nhiệt cần cấp cho phản ứng (1) và(2)

2.3.2.2 Cụm reforming thứ cấp

Vì ở điều kiện làm việc thực tế chỉ có 30 - 40% nguyên liệu được chuyển hóa từ reforming sơ cấp, cho nên phải nâng nhiệt độ để tăng mức chuyển hoá Tại thiết bị này khí bị oxy hoá bởi không khí và không khí cung cấp N2 cho khí tổng hợp

Không khí dùng cho quá trình được nén tới áp suất reforming và được gia nhiệt sơ bộ trên 6000C Khí tổng hợp đi ra từ thiết bị reforming sơ cấp cho trộn với không khí trong đèn đốt rồi chuyển qua lớp xúc tác Ni Nhiệt độ khí ra khoảng

10000C Tại thiết bị này trên 99% nguyên liệu bị chuyển hoá, lượng CH4 cặn khoảng 0,2 - 0,3% lượng khí khô rời khỏi thiết bị.

Ở giai đoạn này xảy ra các phản ứng sau :

H2 + 1/2 O2  H2O

CO + 1/2 O2  CO2

CH4 + 1/2 O2  CO + 2H2

Cân bằng của phản ứng dịch chuyển về phía tạo thành CO2 khi ở nhiệt độ thấp và

có nhiều hơi nước hơn Tuy nhiên, tốc độ phản ứng sẽ tăng nếu nhiệt độ tăng Nhiệt độtối ưu cho phản ứng chuyển hoá phụ thuộc vào hoạt tính của chất xúc tác và thành phầnkhí

Ở thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao (HTS), khí chuyển qua lớp xúc tácFeO/Cr2O3 ở 4000C, ở đây CO bị khử chỉ còn 3% trong khí khô ra lò Khí từ thiết bị HTSđược làm mát để tăng mức độ chuyển hoá và chuyển vào thiết bị chuyển hoá nhiệt độthấp (LTS) Thiết bị LTS chứa đầy xúc tác CuO/ZnO và làm việc ở nhiệt độ 200 - 2200C,khí đi ra khỏi thiết bị này chỉ chứa 0,2 - 0,4% CO

metyl dietanolamin (MDEA),

CO2 được tách khỏi khí công nghệ bởi sự hấp thụ hóa học trong dung dịch MDEA40% Dung dịch MDEA chứa một chất hoạt hóa, chất này sẽ tăng tốc độ truyền khối CO2

từ pha khí sang pha lỏng, phần còn lại của dung dịch là nước Các phản ứng trong quátrình hấp thụ CO2 được miêu tả như sau:

R3N + H2O + CO2↔ R3NH+ + HCO3

Các phản ứng metan hoá như sau:

CO + 3H2  CH4 + H2O

CO2 + 4H2  CH4 + 2H2OKhí sau đó được dẫn đến bộ làm lạnh cuối cùng và bình tách khí cuối cùng, nơi mànước ngưng tụ được tách ra khỏi khí công nghệ Khí đã được làm sạch chủ yếu chứa N2,

H2 với một tỉ lệ khí trơ như Ar và CH4

2.3.6 Tổng hợp Ammoni

Khí tổng hợp được nén sau đó được đưa vào tháp tổng hợp ammonia, tại đây xảy

ra phản ứng tổng hợp ammonia trên nền xúc tác Fe Để giới hạn sự tích tụ Ar và CH4

trong vòng tổng hợp, một dòng khí nhỏ được trích ra Sản phẩm Ammonia lỏng đượcgiảm áp giải phóng khí trơ, và các khí hòa tan

Phản ứng tổng hợp:

N2 + 3H2  2NH3

Sau khi khí tổng hợp đi qua bình phản ứng, khí đi ra được làm lạnh xuống nhiệt độtại đó hầu hết ammonia được ngưng tụ Khí tổng hợp tinh khiết chứa một lượng nhỏ tạpchất, chủ yếu là các khí trơ Ar và CH4

2.4 Xưởng sản xuất Urea

Hình 6: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất Urea

Công nghệ của Snamprogetti áp dụng cho phân xưởng Urea Nhà máy Đạm CàMau Xưởng Urea có hai chức năng chính: Tổng hợp Urea từ Ammonia và CO2, đồng thời

cô đặc đến nồng độ 96% để đưa đến cụm Tạo hạt tầng sôi, tạo hạt Đạm Urea đục

Quy trình chia ra làm 5 giai đoạn chính: Tổng hợp cao áp, phân hủy và thu hồi cao

áp, phân hủy và thu hồi trung áp, phân hủy và thu hồi thấp áp, cô đặc chân không

2.4.2 Phân hủy và thu hồi cao áp

Dung dịch ra khỏi tháp tổng hợp Urea có thành phần: 33,37% Urea, cacbamat dư,

NH3 dư và H2O dư được đưa vào thiết bị phân huỷ cacbamat cao áp

Dòng hỗn hợp từ đỉnh thiết bị phân hủy tiếp tục đi vào các thiết bị ngưng tụcacbamat Phần ngưng tụ được đưa vào bình tách cacbamat

Ở đây một phần Cacbamat được phân huỷ thành NH3 và CO2, dung dịch ra khỏithiết bị phân huỷ cao áp có nồng độ Urea: 42,89%

Từ đỉnh của bình tách cacbamat, khí không ngưng chứa một lượng nhỏ NH3 và

CO2 được đưa trực tiếp vào đáy thiết bị phân hủy Cacbamat trung áp

Quá trình phân huỷ ở áp suất cao cần nhiệt độ cao, điều này dẫn đến vấn đề ănmòn thiết bị Công nghệ Snamprogetti thiết kế các ống trao đổi nhiêt bằng vật liệu lưỡngkim Cr/Ni/Mo và dùng dư NH3 để loại bỏ vấn đề ăn mòn thiết bị, ngoài ra dùng khôngkhí nén để thụ động hoá bề mặt bên trong thiết bị

2.4.3 Phân hủy và thu hồi trung áp

Tiếp tục thúc đẩy quá trinh phân huỷ Cacbamat Dung dịch với hàm lượng CO2

thấp từ đáy thiết bị phân hủy cao áp được giãn nở đi vào phần trên thiết bị phân hủy trung

áp Thiết bị này được chia thanh 3 phần chính:

 Bình tách đỉnh, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó ống

 Thiết bị phân hủy kiểu vỏ ống, ở đây cacbonat được phân hủy và nhiệt được cungcấp nhờ hơi nước bão hòa ở phía vỏ của thiết bị và làm lạnh trực tiếp hơi nướcngưng có nhiệt độ cao từ bình tách nước ngưng tụ của thiết bị phân hủy cao áp

 Bình chứa dung dịch, bình này tập trung dung dịch Ure có nồng độ 63,21% khốilượng

Từ đáy của tháp hấp thụ amoniac trung áp, dung dịch NH3-H2O được tuần hoànlại tháp hấp thụ trung áp bằng bơm

Dòng ra khỏi đáy tháp hấp thụ trung áp được tuần hoàn bằng bơm cao áp về cụmthu hồi tổng hợp sau khi gia nhiệt sơ bộ ở thiết bị gia nhiệt cao áp

2.4.4 Phân hủy và thu hồi thấp áp

Dung dịch với hàm lượng CO2 rất thấp ra khỏi đáy thiết bị phân hủy trung áp đượcgiãn nở và đi vào phần trên của thiết bị phân hủy thấp áp Thiết bị này được chia thành 3phần chính:

 Bình tách đỉnh, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó ống

 Thiết bị phân hủy kiểu vỏ ống, ở đây cacbonat được phân hủy, nhiệt lượng đượccung cấp nhờ hơi nước áp thấp bão hòa.

 Bình chứa dung dịch Urea, bình nay tập trung dung dịch Ure có nồng độ 70,97

%khối lượng

2.4.5 Cô đặc chân không

Dung dịch Urea ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp được giãn nở và đi vào phầntrên của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ Ở đây khí nhẹ được tách ra nhờ hệ thống chânkhông

Dung dịch Urea ra khỏi bình chứa của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ được đưa vàođáy thiết bị cô đặc chân không Thiết bị này hoạt động ở cùng áp suất như của thiết bị côđặc chân không sơ bộ

Hơi nước bão hòa được cung cấp vào phía vỏ để cô đặc dung dịch Urea chảy trongống

Pha hỗn hợp ra khỏi phía ống của thiết bị cô đặc chân không đi vào bình tách chânkhông khí-lỏng, từ đây một lần nữa hơi được tách nhờ hệ thống chân không Urea nóngchảy (khoảng 96%) được đưa tới tháp tạo hạt

2.5 Xưởng sản xuất NPK

Hình 7: Sơ đồ khối công nghệ sản xuất NPK

NPK Cà Mau công nghệ polyphosphate có lượng đạm cao trên 20% Phát huy ưuđiểm trước, bổ sung thêm những tính năng nổi trội trên thị trường

NPK Cà Mau polyphosphate được sản xuất trên nền urea hóa lỏng và dây chuyềnhiện đại của nhà bản quyền Espindesa (Tây Ban Nha), từ chế biến tạo hạt đến đóng bao làmột quy trình chi tiết hoàn chỉnh, đảm bảo độ mịn tan nhanh và không cô đặc, tạo yếu tố

N cao và P hữu hiệu cao

Hạt to tròn bóng láng dễ bảo quản và ít gây bụi khi sử dụng, độ cứng cao, độ ẩmthấp rất dễ phối trộn và tan hoàn toàn sau khi bón không để lại cặn, mỗi hạt NPK Cà Maucông nghệ polyphosphate khi vào đất sẽ giúp cây hấp thu dinh dưỡng nhanh chóng, trọnvẹn mà không kết tủa gây chua như nhiều loại NPK khác

2.6 Xưởng tạo hạt

Hình 8: Sơ đồ khối công nghệ tạo hạt

Quy trình tạo hạt urê của Toyo Engineering Corp- NHẬT BẢN (TEC) đây là côngnghệ tiên tiến trên thế giới hiện nay và là công nghệ được áp dụng lần đầu tại Việt Nam

Với công nghệ tạo hạt tầng sôi sản phẩm nhà máy đạm Cà Mau là đạm hạt đục với

độ cứng và kích thước hạt đáp ứng cao phù hợp với yêu cầu khí hậu va độ hấp thụ củacây trồng tại Việt Nam

Dịch urê sau khi cô đặc đến hàm lượng khoảng 96% khối lượng từ xưởng urêđược đưa sang thiết bị tạo hạt MMU, mono methyrol urê, chất phụ gia tăng độ cứng hạtđược đưa vào dịch urê ở xưởng urê trước khi được bơm đi tạo hạt

Hạt urê quá cỡ sau khi làm mát được đưa đến máy nghiền để nghiền thành các hạt

có kích thước nhỏ hơn để có thể làm mầm cho thiết bị tạo hạt Urê dạng khối được hòatan tại bồn hòa tan và được thu hồi về xưởng urê Hạt cỡ nhỏ được tuần hoàn về thiết bịtạo hạt dưới dạng mầm để tạo hạt

Bụi urê và khí NH3 trong khí thải từ thiết bị tạo hạt, thiết bị làm mát sản phẩm,thiết bị làm mát urê quá cỡ và quạt thu gom bụi được rửa trong tháp rửa bụi

Sau khi ra khỏi thiết bị tạo hạt, thông qua các hệ thống băng tải, gàu nâng và sàng rung, hạt urea sẽ được phân loại kích cỡ, loại bỏ bụi và làm nguội Sau đó sản phẩm sẽ được qua khu vực đóng bao