quy trình sản xuất nh3 tại công ty tnhh mtv phân bón dầu khí cà mau

Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau MỤC LỤC Lời mở đầu CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 3 I. Giới thiệu chung về nhà máy 3 II. Tổng quan về phân xưởng Ammonia 5 2.1 Giới thiệu chung 5 2.2 Nguyên liệu và Nhiên liệu 6 2.3 Sản phẩm và đặc tính sản phẩm 7 2.3.1 Ammonia sản phẩm 7 2.3.2 CO2 sản phẩm 8 CHƯƠNG II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU TRÌNH 9 I. Sơ đồ công nghệ 9 Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ 9 II. Các công đoạn chính 10 2.1 Khử lưu huỳnh 10 2.1.1 Công nghệ tổng quát 10 2.1.2 Hydro hóa 10 2.2 Công đoạn reforming 11 2.3. Chuyển hoá CO 14 2.3.2 Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao 15 2.4 Công đoạn tách CO2 16 2.5Công đoạn metan hoá 19 2.6Công đoạn tổng hợp ammonia 20 2.7 Công đoạn thu hồi ammonia 27 CHƯƠNG III AN TOÀN LAO ĐỘNG 30 2.3 Bảo vệ thân thể 32 3.2 Cứa hỏa 33 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 1 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau 2 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY I. Giới thiệu chung về nhà máy 1.1 Quá trình tình thành 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. 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. Hình 1 Nhà máy Đạm Cà Mau Nhà máy Đạm Cà Mau được khởi công xây dựng vào tháng 7 năm 2008 và hoàn thành vào thàng 02 năm 2012, cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu phân đạm khu vực 13 tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long. - Tổng mức đầu tư: 900 triệu USD - Công suất: 800.000 tấn Ure/năm - Sản xuất phân đạm hạt đục có chất lượng cao theo công nghệ hiện đại nhất từ các nước Đan Mạch, Ý, Nhật Bản và các thiết bị dây chuyền sản xuất hoàn toàn nhập khẩu từ các nước tiên tiến của EU. - Chất lượng sản phẩm đáp ứng theo tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc Tế. 3 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau 1.2 Quy mô nhà máy 1.2.1 Các phân xưởng công nghệ chính Nhà máy Đạm Cà Mau bao gồm 3 cụm phân xưởng công nghệ chính: - Cụm phân xưởng sản xuất Ammonia có công suất 1350 tấn/ngày. - Cụm phân xưởng sản xuất Urea từ Ammonia và tạo hạt với công suất 2385 tấn hạt Urea/ngày. - Cụm phân xưởng phụ trợ cung cấp khí, nước, hơi nước và xử lý nước thải. 1.2.2 Các cụm công nghệ trong các phân xưởng Phân xưởng Ammonia bao gồm: - Thiết bị khử lưu huỳnh của khí nguyên liệu. - Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và nồi hơi thu hồi nhiệt. - Các thiết bị chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp. - Thiết bị tách CO2. - Thiết bị Methan hóa. - Thiết bị tổng hợp Ammonia. - Quá trình làm lạnh. Phân xưởng Urea bao gồm: - Máy nén CO2 và các bơm cao áp. - Cụm cao áp. - Cụm trung áp. - Cụm thấp áp. - Cụm chân không. - Cụm xử lý nước ngưng công nghệ. - Cụm thu hồi nước ngưng. - Mạng hơi nước. -Mạng nước rửa. - Đuốc. Phân xưởng tạo hạt bao gồm - Thiết bị tạo hạt. - Tháp rửa bụi. - Máy nghiền urea. - Sàng phân loại kích thước. Phân xưởng phụ trợ bao gồm: - Hệ thống nước thô –nước sinh hoạt –nước khử khoáng. - Nước hàng rào. - Hệ thống nước làm mát. - Hệ thống khí nén –khí điều khiển –nitơ. - Hệ thống phân phối khí tự nhiên. - Hệ thống tồn chứa ammonia. - Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu. - Hệ thống sử lý nước thải sinh hoạt. 4 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau - Hệ thống đuốc đốt. II. Tổng quan về phân xưởng Ammonia 2.1 Giới thiệu chung Trong nhà máy, ammonia được sản xuất từ khí tổng hợp chứa hydro và nitơ với tỉ lệ xấp xỉ 3/1. Bên cạnh các hợp chất trên, khí tổng hợp còn chứa một lượng khí trơ như Ar và CH 4 ở một giới hạn nào đó. Nguồn cung cấp H 2 là nước và khí hydrocarbon trong khí tự nhiên. Nguồn cung cấp N 2 là không khí. Bên cạnh ammonia, nhà máy còn sản suất CO 2 , nguồn cung cấp CO 2 là từ các hydrocarbon trong khí tự nhiên. Hoạt động của nhà máy ammonia được minh họa như hình dưới đây: Những ranh giới trách nhiệm của Phân xưởng ammonia là: - Đầu vào của hệ thống cung cấp khí nguyên liệu. - Đầu vào của máy nén không khí cho thiết bị reforming thứ cấp. - Đầu ra của các bơm sản phẩm Ammonia. - Đầu ra của thiết bị tách CO 2 . Trong phạm vi ranh giới trách nhiệm thiết kế phân xưởng bao gồm các thiết bị sau: Cụm 200: 5 XƯỞNG AMMONIA Khí tự nhiên Nước Không khí Điện Hơi nước Ammonia NH 3 Cabon dioxit CO 2 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau - Thiết bị khử lưu huỳnh. - Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và các nồi hơi thu hồi nhiệt. - Các thiết bị chuyển hoá ở nhiệt độ cao và thấp. Cụm 300: - Thiết bị tách CO 2 . - Methan hoá. Cụm 500: - Chu trình tổng hợp Ammonia và hệ thống làm lạnh. 2.2 Nguyên liệu và Nhiên liệu Khí nguyên liệu và nhiên liệu cho phân xưởng ammonia là khí tự nhiên có thành phần như sau: Bảng 2.1 Thành phần khí nguyên liệu đầu vào Thành phần, mole % Thiết Kế Dự phòng C 1 77.66 73.13 C 2 7.38 2.91 C 3 3.53 1.52 i-C4 0.79 0.44 n-C 4 0.72 0.35 i-C 5 0.23 0.17 n-C 5 0.12 0.1 C 6 0.15 0.24 CO 2 8.00 18.41 N 2 1.42 2.73 6 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau Nước, mg/Nm 3 80 Thủy Ngân, mg/Nm 3 , tối đa 0.01 Lưu huỳnh, mg/Nm 3 H 2 S, tối đa 10 79 Mercaptans, tối đa 11 Bảng 2.2 Nhiệt độ áp suất nguyên liệu đầu vào Tối Thiểu Thiết Kế Áp suất, Mpag 3.92 4.4 Nhiệt độ, °C 28 75 Thiết kế cho nguồn khí từ nguồn PM3-CAA. Nhà máy được thiết kế để có thể vận hành với nguồn khí từ B&52, tuy nhiên hiệu suất và công suất cần được điều chỉnh. Thể tích và khối lượng xúc tác hydro hóa lưu huỳnh hữu cơ chỉ được thiết kế riêng với thành phần khí thiết kế. 2.3 Sản phẩm và đặc tính sản phẩm 2.3.1 Ammonia sản phẩm Công suất (100% NH 3 ) 1350 MTPD Thông số kỹ thuật của sản phẩm: Trạng thái: Lỏng NH 3 , nồng độ tối thiểu: 99.8 wt% Hàm lượng nước và tạp chất, tối đa: 0.20 wt% Hàn lượng Dầu, tối đa: 5 ppm wt. Bảng 2.3 Nhiệt độ áp suất sản phẩm Đến Urea Đến Bồn chứa 7 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau BìnhThường ThiếtKế Tối Đa ThiếtKế Áp suất, MPag 2.45 3.0 0.5 2.5 Nhiệt độ, °C 25 75 -32 75 2.3.2 CO 2 sản phẩm Công suất thiết kế (100% CO 2 ): 1790tấn/ngày (MTPD) Trạng Thái : Khí CO 2 , Tối thiểu: 99.0 vol% (khô) Hàm lượng tạp chất (bao gồm Hydro), Tối đa: 1.0 vol% (khô) 8 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau Chương II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU TRÌNH I. Sơ đồ công nghệ Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ Các công đoạn cần thiết để sản xuất ammonia từ các nguồn nguyên liệu đã được đề cập: - Nguồn khí tự nhiên nguyên liệu được khử lưu huỳnh trong cụm khử lưu huỳnh bao gồm thiết bị Hydro hóa hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh (3) và thiết bị hấp thụ H2S (4) bằng xúc tác ZnO. Sau khi ra khỏi cụm khử lưu huỳnh, dòng khí nguyên liệu có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp, tới hàm lượng phần triệu (<0,05 ppm). - Khí nguyên liệu đã được khử lưu huỳnh thực hiện phản ứng Reforming với hơi nước và không khí tạo thành khí công nghệ trong thiết bị Reforming sơ cấp (5) và Reforminh thứ cấp (6). Thành phần khí công nghệ chủ yếu các khí như : H 2 , N 2 , CO, CO 2 và hơi nước. - Trong công đoạn làm sạch khí, CO được chuyển hóa thành CO 2 trong thiết bị chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao (8) và nhiệt độ thấp (9) . Sau đó CO 2 được tách ra khỏi khí công nghệ tại thiết bị tách CO 2 (11) bằng dung dịch MDEA. Dung dịch MDEA sau khi hấp thụ CO2 sẽ được nhả hấp thụ (12), (13), (14). - CO và CO 2 còn lại trong khí đầu ra cụm tách CO 2 được chuyển hóa thành CH 4 trong thiết bị methan hóa (15) bằng phản ứng với H 2 trước khi khí tổng hợp đi vào cụm tổng hợp ammonia. - Khí tổng hợp được nén sau đó được đưa vào tháp tổng hợp Ammonia (16), tại đây xảy ra phản ứng tổng hợp Ammonia. . 9 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau II. Các công đoạn chính 2.1 Khử lưu huỳnh 2.1.1 Công nghệ tổng quát Khí nguyên liệu NG chứa 15ppm về thể tích các hợp chất lưu huỳnh.Nguồn khí nguyên liệu dự phòng có thể chứa tới 55 ppm. Do xúc tác reforming sơ cấp và chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp rất nhạy cảm với S, nên dòng NG phải được khử S trước khi vào Reforming sơ cấp. Do khí nguyên liệu chứa lưu huỳnh ở 2 dạng H 2 S (Vô cơ) và các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh nên công đoạn khử lưu huỳnh được thực hiện theo hai bước. Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh được chuyển thành H 2 S trong thiết bị hydro hóa (R04201), sau đó H 2 S được hấp thụ trong tháp hấp thụ R04202A/B. Sau công đoạn khử lưu huỳnh hàm lượng S trong khí nguyên liệu đạt < 0.05ppm. 2.1.2 Hydro hóa Xúc tác thứ nhất (TK-250) trong cụm khử lưu huỳnh là Coban- Molypden. TK-250 được dùng cho phản ứng hydro hoá. Các phản ứng xảy ra như sau: RSH + H 2 <=>RH + H 2 S R 1 SSR 2 + 3H 2 <=>R 1 H + R 2 H + 2H 2 S R 1 SR 2 + 2H 2 <=> R 1 H + R 2 H + H 2 S (CH) 4 S+ 4H 2 <=>C 4 H 10 + H 2 S COS + H 2 <=>CO+ H 2 S Trong đó R- là gốc hydrocacbon. Xúc tác hydro hóa không được tiếp xúc với hydrocarbon mà không có mặt của H 2 . Hậu quả có thể là độ chuyển hóa lưu huỳnh hữu cơ giảm, dẫn đến dò rỉ S tới cụm Reforming cao. Trong trường hợp có sự hiện diện của CO và CO 2 trong thành phần khí tự nhiên vào R04201, sẽ xảy ra các phản ứng sau: CO 2 + H 2 ↔CO + H 2 O CO 2 + H 2 S ↔COS +H 2 O 10 [...]... Các khí trơ /khí phóng không Khí make-up chứa đựng một lượng nhỏ argon và metan Những khí này là trơ khi đi qua tháp tổng hợp mà không làm thay đổi về mặt hoá học Những khí trơ này sẽ tích tụ trong chu trình tổng hợp, và nồng độ của những khí này sẽ tăng dần trong khí tổng hợp tuần hoàn Mức độ khí trơ trong chu trình tổng hợp sẽ tăng lên cho đến khi lượng khí trơ đưa vào chu trình tổng hợp trong khí. .. lượng khí trơ được tách ra khỏi chu trình tổng hợp Một vài khí trơ hoà tan trong sản phẩm lỏng sẽ được tách khỏi khí tổng hợp trong bình tách ammonia 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 phần nhỏ khí trơ rời khỏi chu trình tổng hợp: hầu hết được tách ra nhờ dòng khí phóng không Do nhiệt độ thấp tại đầu... thiết bị quá nhiệt cho hơi nước E04209, tại đây hơi nước được sinh ra 13 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau Các lớp xúc tác nằm trên hai lớp bi nhôm oxit có kích cỡ khác nhau và lớp gạch nhôm oxit tại đỉnh nhằm giữ xúc tác và bảo vệ xúc tác khỏi tiếp xúc với ngọn lửa Quá trình cháy giữa không khí với khí công nghệ tại đỉnh của R04203 dẫn tới nhiệt độ dòng khí tại khu vực đỉnh R04203 tăng lên 1100-12000C... dịch nghèo E04303 Khí nhả ra từ bình tách cao áp được đưa đến hệ thống khí nhiên liệu reforming 18 Báo cáo thực tập 2.5 Nhà máy Đạm Cà Mau Công đoạn metan hoá 2.5.1 Mô tả công nghệ tổng quát Bước chuẩn bị khí cuối cùng trước khi vào tháp tổng hợp là công đoạn metan hoá, đây là quá trình mà các cacbon oxit dư sẽ được chuyển hoá thành metan Metan đóng vai trò như một khí trơ trong chu trình tổng hợp ammonia... cấm Tất cả việc sinh ra tia lửa đều nên tránh ở nơi có khí cháy nổ Công việc hàn cắt chỉ nên cho phép khi đã cân nhắc và đánh giá rủi ro 30 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau II Quy trình an toàn cho quá trình vận hành và bảo dưỡng chung - Quy trình vận hành và bảo dưỡng sẽ vô dụng nếu con người không được đào tạo thích hợp trong công việc thực thi công việc của họ - Người giám sát trong nhiệm vụ như... khử được thực hiện với khí tổng hợp tuần hoàn Khoảng nhiệt độ cần thiết đạt được nhờ bộ gia nhiệt khởi động (F04501) - Việc sử dụng khí tổng hợp với tỉ lệ hydro/nitơ gần với 3/1 cho quá trình hoạt hoá KM1/KM1R có hai lợi thế Lợi thế thứ nhất là quá trình sản 25 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau xuất ammonia được bắt đầu sớm Nhiệt phản ứng được tạo ra cho phép tốc độ tuần hoàn khí nhanh hơn, điều này... tiếp từ lò đốt Trong reformer thứ cấp, nhiệt được cung cấp trực tiếp từ quá trình cháy của hỗn hợp khí với không khí Quá trình đưa không khí vào R04203 đồng thời cũng cung cấp N 2 cho quá trình tổng hợp Ammonia Tỉ lệ H2/N2 trong khí tổng hợp được duy trì gần bằng 3, lượng không khí được giữ cố định Nói chung, việc điều chỉnh công suất ở reforming sơ cấp để điều chỉnh phản ứng reforming và hàm lượng... phải được thực hiện trong quá trình tháo dỡ xúc tác 2.4 Công đoạn tách CO2 2.4.1 Mô tả công nghệ tổng quát Hệ thống tách CO2 được dựa trên quá trình MDEA hoạt hoá hai cấp (công nghệ của BASF) Dung môi được dùng cho quá trình hấp thụ CO 2 là MDEA Hệ thống công nghệ chính bao gồm một tháp hấp thụ CO 2 hai cấp, một tháp tách CO2 và hai bình tách flash CO2 được tách khỏi khí công nghệ bởi sự hấp thụ trong... không khí tới nhiệt độ 80 oC Nếu tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao hơn xúc tác sẽ bị oxi hóa Tuy nhiên nhiệt độ không gây tác động xấu đến xúc tác 2.2.4 Reformer thứ cấp Trong thiết bị reforming thứ cấp, khí công nghệ được trộn với không khí đã được gia nhiệt Một phần, quá trình cháy diễn ra trên đỉnh của R04203 tạo ra sự tăng nhiệt độ lớn Từ buồng đốt khí công nghệ đi xuống tầng xúc tác tại đây... bù trừ bằng cách tăng nhiệt độ Quá trình khử chất xúc tác được thực hiện một cách đơn giản bằng cách gia nhiệt trong khí công nghệ bình thường Hàm lượng CO và CO 2 trong khí được dùng trong quá trình khử phải ở mức thấp có thể, tốt nhất là dưới 1% mol CO+CO 2 nhằm giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ của lớp xúc tác 2.6 Công đoạn tổng hợp ammonia 2.6.1 Mô tả công đoạn Quá trình tổng hợp ammonia xảy ra trong . máy Đạm Cà Mau 2 Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY I. Giới thiệu chung về nhà máy 1.1 Quá trình tình thành Công ty TNHH MTV phân bón Dầu Khí Cà Mau trực. 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. Hình 1 Nhà máy Đạm Cà Mau Nhà máy Đạm Cà Mau. 6 2.3 Sản phẩm và đặc tính sản phẩm 7 2.3.1 Ammonia sản phẩm 7 2.3.2 CO2 sản phẩm 8 CHƯƠNG II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU TRÌNH 9 I. Sơ đồ công nghệ 9 Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ 9 II. Các công