tổng quan về nhà máy đạm cà mau

1 Quá trình hình thành và phát triển của nhà máyNgành nghề kinh doanh chủ yếu là sản xuất phân bón và hợp chất nitơ bao gồm: sản xuất, kinh doanh, lưu trữ, vận chuyển, phân phối và xuất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU 1

1.1 Tổng quan về nhà máy 1

1.1.1 Quá trình hình thành nhà máy 1

1.1.2 Quy mô nhà máy 3

1.1.3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy 5

1.1.4 Sơ đồ bố trí tổng quan nhà máy 5

1.2 Nguồn nguyên liệu sử dụng cho xưởng Ammoni 6

1.2.1 Khí nguyên liệu cấp từ đường ống PM3-CAA 6

1.2.2 Khí nguyên liệu cấp từ đường ống B&52 6

1.3 Các sản phẩm của nhà máy 6

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHÀ MÁY 7

2.1 Quy trình tổng quát của nhà máy 7

2.2 Xưởng phụ trợ 7

2.3 Các quy trình của các phân xưởng 8

2.3.1 Xưởng Aminiac: Công nghệ Bản quyền Tổng hợp Amoniac 8

2.3.1.1 Các công đoạn cần thiết để sản xuất ammonia từ các nguồn nguyên liệu 8

2.3.1.2 Quá trình khử lưu huỳnh 9

2.3.1.3 Cụm reforming 10

2.3.1.4 Cụm chuyển hóa CO 11

2.3.1.5 Cụm chuyển hóa CO2 12

2.3.1.6 Tổng hợp Ammoni 12

2.4.1 Tổng hợp cao áp 14

2.4.2 Phân hủy và thu hồi ở áp suất cao: 14

2.4.3 Phân hủy và thu hồi ở áp suất trung và thấp 14

2.4.3.1 Phân hủy và thu hồi ở áp suất trung 14

2.4.3.2 Phân hủy và thu hồi ở áp suất thấp 14

2.4.4 Cô đặc chân không 14

2.4.4.1 Cô đặc chân không sơ bộ 14

2.4.4.2 Cô đặc chân không 14

2.5 Xưởng sản xuất NPK 15

2.6 Xưởng tạo hạt: Công nghệ tạo hạt mua của hãng Toyo, Nhật Bản 16

CHƯƠNG 3 CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TẠI NHÀ MÁY 19

3.1 Thiết bị tại nhà máy 19

3.1.1 Phòng thí nghiệm 19

3.1.2 Xưởng sản xuất 19

CHƯƠNG 4 VỆ SINH AN TOÀN TRONG NHÀ MÁY 20

4.1 An toàn lao động 20

4.2 Hệ thống xử lý nước thải 20

4.2.1 Nước thải nhiễm Ammonia 20

4.2.2 Nước thải nhiễm dầu 20

4.2.3 Nước thải sinh hoạt 21

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 22

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU

1.1 Tổng quan về nhà máy

1.1.1 Quá trình hình thành nhà máy

Công ty TNHH MTV phân bón Dầu Khí Cà Mau trực thuộc tập đoàn Dầu Khí Việt Nam

sở hữu 100% vốn được thành lập ngày 09/3/2011 để quản lý và vận hành nhà máy Đạm

Cà Mau, thuộc xã Khánh An, huyện U Minh, tỉnh Cà Mau

Hình 1 1 Quá trình hình thành và phát triển của nhà máy

Ngành nghề kinh doanh chủ yếu là sản xuất phân bón và hợp chất nitơ bao gồm: sản xuất, kinh doanh, lưu trữ, vận chuyển, phân phối và xuất nhập khẩu phân phối, hóa chất dầu khí

PVCFC là doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp, sứ mệnh phục vụ hàng triệu nông hộ bằng những dòng phần bón dinh dưỡng cao phù hợp với nhiều loại cây trồng và vùng đất Ứng dụng thành tựu công nghệ trên nền tảng công nghiệp hóa dầu giúp PVCFC đạt hiệu quả kinh doanh đồng thời góp phần thay đổi diện mạo kinh tế nông nghiệp nước nhà theo hướng phát triển xanh bền vững

Nhà máy Đạm Cà Mau luôn vận hành an toàn, ổn định đạt công suất kỳ vọng, sản phẩm chất lượng, tiêu thụ tối da Với sản phẩm chủ lực là Ure hạt đục ( là nhà máy duy nhất ở Việt Nam sản xuất Ure hạt đục), công suất 800.000 tấn/năm mang lại doanh thu, lợi nhuận lớn nhất cho công ty

Hòa nhập xu hướng thời đại, Phân Bón Cà Mau tiến tới nghiên, cứu sản xuất những dòng phân bón bổ sung vi chất, tiếp tục nghiên cứu và ra đời dòng sản phẩm phân bón hữu cơ phù hợp với từng nhóm cây trồng khác nhau

Với bộ sản phẩm dinh dưỡng gồm: N46.Plus, N.Humate+TE, Urea Bio, và dòng phân bón NPK với công nghệ hiện đại dã ra mắt thị trường vào năm 2021, Phân Bón Cà Mau đã và đang đáp ứng nhu cầu đa dạng của nông dân mọi miền, tiếp tục thúc đẩy gia tăng doanh thu và cống hiến cho nền nông nghiệp Việt Nam

Doanh thu không ngừng biến chuyển qua từng năm dã nói lên hết nỗ lực hoạt động và chiến lược kinh doanh hiệu quả của Phân Bón Cà Mau Một chiến lược hài hòa tối đa lợi ích của toàn thể đội ngũ, khách hàng, cổ đông và đối tác

Hình 1 3 Tổng quan nhà máy Đạm Cà Mau về đêm

1.1.2 Quy mô nhà máy

Trải qua nhiều khó khăn, gian khổ dự án khu công nghiệp “Khí – Điện – Đạm” Cà Mau đã hoàn chỉnh như bây giờ, với lượng khí từ mỏ PM3 được đưa về khu công nghiệp Khánh An, huyện U Minh, tỉnh Cà Mau mỗi năm khoảng 2,1 tỷ m3, cho hai nhà máy điện

Cà Mau 1, Cà Mau 2, sản xuất 13 tỉ Kwh điện (với công suất tổng cộng 1500 MW) và nhà máy đạm Cà Mau sản xuất 800.000 tấn phân đạm urê/năm Khí được vận chuyển bằng đường ống có đường kính 18 inch với tổng chiều dầi là 325km (dưới biển 298km, trên bờ 27km)

Hình 1 4 Dây chuyền dẫn khí từ biển vào đất liền

Diện mạo đồng bằng Nam bộ đã khởi sắc, có hệ thống giao thông thuận lợi hơn khi các cây cầu Bắc Mỹ Thuận, Cần thơ, Rạch miễu đã kết nối các vùng đồng bằng vựa lúa của cả nước, có khu công nghiệp Khí-Điện – Đạm và nơi có sản lượng hải sản xuất khẩu lớn nhất nước

Nhà máy Đạm Phú Mỹ đã ra đời đúng thời điểm có nhiều thuận lợi, nên đã thành công và có hiệu quả kinh tế cao Dự án Đạm Cà Mau đi sau gặp đúng thời kỳ kinh tế thế giới trong giai đoạn suy thoái, địa điểm tại Cà Mau cũng khác nhiều so với Phú Mỹ nên gặp khó khăn hơn

Thực hiện mục tiêu đảm bảo cung cấp ổn định phân đạm cho phát triển nông nghiệp của đất nước, Thủ tướng Chính phủ đã quyết định xây dựng nhà máy Đạm Cà Mau công suất 800.000 tấn/năm, Chính phủ đã cho phép hiệu chỉnh báo cáo khả thi chi tiết, thực hiện một số ưu tiên phù hợp cho dự án được triển khai thuận lợi

Hình 1 5 Nhà máy đạm vào ban ngày

1.1.3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức nhà máy

Hình 1 6 Sơ đồ tổ chức nhà máy Đạm Cà Mau

1.1.4 Sơ đồ bố trí tổng quan nhà máy

Hình 1 7 Sơ đồ bố trí tổng quan của nhà máy

1.2 Nguồn nguyên liệu sử dụng cho xưởng Ammoni

1.2.1 Khí nguyên liệu cấp từ đường ống PM3-CAA

Khí nguyên liệu được lấy bắt nguồn từ đường ống PM3, đường ống dẫn khí này bắt nguồn từ giàn Bunga Raya (RRA/B) tại Lô PM3 trong vùng thỏa thuận thương mại giữa 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)

1.2.2 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 nhà máy

sẽ xử dụng khí nguyên liệu từ đường ống B&52 để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho nhà máy hoạt động mà không bị gián đoạn

1.3 Các sản phẩm của nhà máy

Nhóm phân bón hữu cơ Nhóm phân đơn khoáng

sinh học:

Nhóm NPK

- Urea Bio

- Kali Cà Mau

- N.46 Plus

- NPK Gold

- NPK 20-10-15

Hình 1 8 Các sản phẩm của nhà máy

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NHÀ MÁY 2.1 Quy trình tổng quát của nhà máy

Hình 2 1 Quy trình công nghệ tổng quát

Nhà máy Đạm Cà Mau được xây dựng dựa trên dây chuyền công nghệ hiện đại bao gồm năm phân xưởng chính phân chia theo khu vực chức năng như sau:

- Phân xưởng Amoniac: công nghệ mua của hãng Haldor Topsoe, Đan Mạch;

- Phân xưởng Urê: công nghệ mua của hãng Saipem bản quyền gốc của hãng Snam Progeti, Italy;

- Phân xưởng NPK

- Phân xưởng tạo hạt: công nghệ tạo hạt mua của hãng Toyo, Nhật Bản

- Phân xưởng đóng gói và sản phẩm

2.2 Xưởng phụ trợ

Nhiệm vụ: Cung cấp nguồn lực phụ trợ cho toàn nhà máy

Xưởng này gồm các cụm:

- Cụm xử lý nước thô đầu vào

- Cụm khí tự nhiên đầu vào

- Cụm nước làm mát

- Nồi hơi phụ trợ

- Cụm xử lý nước thải sinh hoạt và nước nhiễm dầu

- Bồn chứa Ammonia

- Cụm máy nén và sản xuất Nitơ

2.3 Các quy trình của các phân xưởng

2.3.1 Xưởng Ammonia: Công nghệ Bản quyền tổng hợp Ammonia Topsoe của Đan Mạch

Hình 2 2 Sơ đồ xưởng amoniac

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 suất 2,45 MPag

- Cách 2: Ammonia sản phẩm đi về bồn chứa Ammonia ở nhiệt độ - 32oC áp suất 0,5 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

2.3.1.1 Các công đoạn cần thiết để sản xuất ammonia từ các nguồn nguyên liệu

- Nguồn khí tự nhiên nguyên liệu được khử lưu huỳnh trong cụm khừ lưu huynh tới hàm lượng phần triệu

- Khí nguyên liệu đã được khử lưu huỳnh thực hiện phản ứng Reforming với hơi nước và không khí tạo thành khí công nghệ Thành phần khí công nghệ chủ yếu các khí như: H2, N2, CO, CO, và hơi nước

- Trong công đoạn làm sạch khí, CO được chuyển hóa thành CO2 Sau đó CO2 được tách ra khỏi khí công nghệ tại cụm tách CO2

- CO và CO, còn lại trong khi đầu ra cụm tách CO, được chuyển hóa thành

CH, trong thiết bị methan hóa bằng phản ứng với H, trước khi khí tổng hợp đi vào cụm tổng hợp ammonia

- Khí tổng hợp được nén và dưa vào tháp tổng hợp ammonia, tại đây xảy ra phản ứng tổng hợp ammonia Để giới hạn sự tích tụ Ar và CH trong vòng tổng hợp, một dòng khí nhỏ được trích ra khỏi vòng tổng hợp Sản phẩm amoniac lỏng được giảm áp giải phóng khí trơ, và các khí hòa tan trước khi được đưa qua xưởng Urea và bồn chứa

2.3.1.2 Quá trình khử lưu huỳnh

Cụm khử lưu huỳnh trong quá trình sản xuất khí hydro (H2) có vai trò quan trọng để loại bỏ lưu huỳnh khỏi nguồn khí nguyên liệu trước khi vào quá trình reforming sơ cấp Việc loại bỏ lưu huỳnh là cực kỳ quan trọng vì xúc tác trong quá trình reforming sơ cấp

và quá trình chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp thường rất nhạy cảm với lưu huỳnh

Cách thức hoạt động của cụm khử lưu huỳnh:

Chuyển đổi lưu huỳnh hữu cơ thành H2S:

- Lưu huỳnh hữu cơ được chuyển đổi thành khí hydro sulfide (H2S) trong thiết bị hydro hóa Quá trình này giúp chuyển đổi các hợp chất hữu cơ của lưu huỳnh thành dạng H2S để dễ dàng xử lý hơn

Hấp thụ H2S trong tháp hấp thụ:

- Sau khi được chuyển đổi, khí H2S được hấp thụ trong tháp hấp thụ Tháp này

thường chứa dung dịch hoặc hỗn hợp phù hợp để hấp thụ H2S ra khỏi dòng khí còn lại Các thông số quan trọng của hệ thống hấp phụ H2S bằng chất xúc tác kẽm oxit (ZnO) như sau:

Phản ứng Hấp Phụ

Phản ứng với H2S:

ZnO + H2S ↔ ZnS + H2O

Phản ứng với COS:

ZnO + COS ↔ ZnS + CO2

Mục Tiêu của Hấp Phụ H2S:

- Loại bỏ H2S và CO: Mục tiêu chính là loại bỏ H2S và CO từ dòng khí, đảm bảo dòng khí ra từ hệ thống này là dạng sạch và an toàn cho quá trình sản xuất tiếp theo

- Bảo vệ thiết bị và xúc tác khác: Ngăn chặn H2S và CO từ việc tác động lên các thiết

bị và xúc tác khác trong quá trình sản xuất, giữ cho chúng hoạt động hiệu quả và ổn định

Mục tiêu và ý nghĩa của cụm khử lưu huỳnh:

- Loại bỏ lưu huỳnh: Mục đích chính của cụm khử lưu huỳnh là loại bỏ lưu huỳnh từ nguồn khí nguyên liệu trước khi nó vào quá trình reforming sơ cấp

- Bảo vệ xúc tác: Xúc tác trong quá trình reforming và chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp rất nhạy cảm với lưu huỳnh Việc loại bỏ lưu huỳnh giúp bảo vệ xúc tác, đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra hiệu quả và ổn định

2.3.1.3 Cụm reforming

Cụm reforming trong quá trình sản xuất khí tổng hợp có hai giai đoạn chính: reforming sơ cấp và reforming thứ cấp Cả hai giai đoạn này đều nhằm chuyển đổi khí nguyên liệu thành khí tổng hợp với các thành phần chủ yếu là H2, N2, CO, CO2 và hơi nước, phục vụ quá trình tổng hợp NH3

a Cụm Reforming Sơ Cấp

- Điều kiện vận hành: Gia nhiệt đến nhiệt độ 535°C trước khi vào thiết bị phản ứng

- Quá trình chính: Quá trình reforming hơi nước trong cụm sản xuất khí tổng hợp là một phần quan trọng của quá trình chuyển đổi khí nguyên liệu thành khí tổng hợp chủ yếu

là H2 và CO

Mô tả quá trình reforming hơi nước:

Phản ứng reforming hơi nước:

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

Mô tả chuyển đổi hydrocacbon bậc cao thành hydrocacbon bậc thấp hơn và cuối cùng thành các sản phẩm như CO và H2

CH4 + 2H2O ↔ CO + 3H2 – Q (2)

Miêu tả quá trình chuyển đổi metan thành CO và

H2 CO + H2O ↔ CO2 + H2O + Q (3)

Phản ứng reforming hơi nước là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất khí tổng hợp, tạo ra các thành phần chủ yếu như H2 và CO đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hóa chất khác nhau

Phản ứng reforming hydrocacbon bậc cao chuyển đổi chúng thành hydrocacbon bậc thấp hơn, cuối cùng thành sản phẩm từ metan

Phản ứng (3) chuyển CO và H2O thành CO2 và H2

Nhiệt phát ra: Phản ứng (3) có lượng nhiệt phát ra rất nhỏ so với lượng nhiệt cần cấp cho các phản ứng khác

b Cụm Reforming Thứ Cấp

Mục tiêu: Nâng cao mức chuyển hoá vì chỉ có khoảng 30-40% nguyên liệu được chuyển hóa từ reforming sơ cấp

Điều kiện vận hành: Gia nhiệt lên để tăng mức chuyển hoá, với nhiệt độ khí ra khoảng 1000°C

Quá trình chính: Khí tổng hợp sau reforming sơ cấp trộn với không khí trong đèn đốt, chuyển qua lớp xúc tác Ni

Hầu hết nguyên liệu được chuyển hoá, lượng CH4 còn lại rất nhỏ

Phản ứng chính: H2 và CO được tạo ra từ phản ứng của CH4, CO và H2O

Sản phẩm sau quá trình reforming luôn chứa H2, CO, CO2, H2O và CH4, tuy nhiên, sau giai đoạn reforming thứ cấp, lượng CH4 còn lại rất ít trong sản phẩm cuối cùng

2.3.1.4 Cụm chuyển hóa CO

Cụm chuyển hóa CO là quá trình chuyển đổi khí có chứa CO thành CO2, một phản ứng quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất để xử lý và chuyển hóa các thành phần gây ô nhiễm

Phản ứng chuyển hóa CO:

Phản ứng chuyển hóa CO thường được mô tả qua phản ứng:

CO + H2O ↔ CO2 + H2 Trong quá trình này, CO (cacbon monoxit) phản ứng với hơi nước để tạo ra CO2 và H2, giúp loại bỏ CO và tạo ra sản phẩm dễ dàng tách ra là CO2

Thiết bị chuyển hoá CO:

- Thiết bị được chia thành hai giai đoạn: HTS (High-Temperature Shift) và LTS

(Low- Temperature Shift)

- HTS (Chuyển hoá nhiệt độ cao):

- Sử dụng lớp xúc tác FeO/Cr2O3 ở nhiệt độ khoảng 400°C

- CO bị khử chỉ còn khoảng 3% trong khí khô ra lò

- LTS (Chuyển hoá nhiệt độ thấp):

- Chứa xúc tác CuO/ZnO và làm việc ở nhiệt độ khoảng 200 - 220°C

- Khí đi ra chỉ chứa khoảng 0,2 - 0,4% CO sau quá trình này.

Quá trình này giúp loại bỏ CO trong khí tổng hợp, tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO2,

dễ dàng để xử lý và loại bỏ khỏi dòng khí Đây là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất và xử lý khí, đặc biệt trong ngành công nghiệp hóa chất và năng lượng

2.3.1.5 Cụm chuyển hóa CO 2

Cụm chuyển hóa CO2 trong quá trình sản xuất ammoniac có một số giai đoạn quan trọng, từ việc tách CO2 ra khỏi khí công nghệ đến quá trình chuyển hóa CO và CO2 thành CH4, và sau đó sử dụng khí tinh khiết này trong quá trình tổng hợp ammoniac

Tách CO2 từ khí công nghệ bằng Metyl Dietanolamin (MDEA):

- CO2 được tách ra khỏi khí công nghệ thông qua quá trình hấp thụ hóa học trong dung dịch MDEA 40% Dung dịch MDEA có chứa hoạt chất giúp tăng tốc độ truyền khối CO2 từ pha khí sang pha lỏng, trong khi phần còn lại của dung dịch là nước

Phản ứng chuyển hóa CO và CO2 thành CH4:

- CO và CO2 còn lại sau quá trình tách CO2 được chuyển hóa thành CH4 trong thiết

bị metan hóa, sử dụng phản ứng với H2

- Phản ứng metan hóa như sau:

CO + 3H2  CH4 + H2O CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O

Khí sau đó được dẫn đến bộ làm lạnh cuối cùng và bình tách khí cuối cùng, nơi mà nước 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

2.3.1.6 Tổng hợp Ammoni

Quá trình tổng hợp ammonia là bước quan trọng trong sản xuất Dưới đây là một số thông tin về quá trình này:

Quá trình tổng hợp ammonia:

Nén và vào tháp tổng hợp:

- Khí tổng hợp được nén và đưa vào tháp tổng hợp ammonia

- Trong tháp này, sử dụng xúc tác Fe để xảy ra phản ứng tổng hợp ammonia theo phương trình: N2 + 3H2  2NH3

ra