Quy trình công nghệ nhà máy đạm phú mỹ

MỞ ĐẦU Urê là một hợp chất được tổng hợp trong các quá trình biến đổi hóa học. Là loại phân bón quan trọng kích thích sinh trưởng, giúp cây phát triển nhanh được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp, đặc biệt là ở nước ta một nước có nền nông nghiệp rất phát triển. Hiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất phân urê. Nhà máy Đạm Phú Mỹ sử dụng nguồn nguyên liệu là khí tự nhiên hiện nay đang đứng đầu nước ta về sản xuất phân đạm urê với công suất 80.0000 tấnnăm và đã hoạt động được hơn 10 năm cung cấp nguồn phân bón quan trọng cho đất nước. Tính cấp thiết của đề tài: Đối với đồ án nghiên cứu và mô phỏng này, quá trình mô phỏng công nghệ được xem là rất quan trọng đối với một quy trình sản xuất đang hoạt động, đặc biệt là nhà máy Đạm Phú Mỹ. Mô phỏng quy trình công nghệ giúp ta có được một sơ đồ tổng thể về công nghệ của nhà máy với các thông số tương ứng với quá trình hoạt động của một nhà máy thật sự, để từ đó ta có thể thử nghiệm các thông số mới và tối ưu hóa để nâng cao sản lượng sản phẩm cũng như có thể tiết kiệm các chi phí về nguyên liệu, năng lượng, thiết bị… đem lại lợi nhuận rất lớn cho nhà máy. Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu công nghệ của nhà máy Đạm Phú Mỹ. Mô phỏng lại quy trình công nghệ sản suất urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ với các cụm công nghệ sau: Cụm cao áp, cụm trung áp, cụm thấp áp, cụm cô đặc chân không So sánh và đánh giá kết quả mô phỏng với số liệu từ Đạm Phú Mỹ Khảo sát và tối ưu hóa công nghệ sản xuất Urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ Tính toán thiết kế thiết bị tổng hợp Urê. Phương pháp: Nghiên cứu lý thuyết: Thu tập các tài liệu về: Sản xuất urê, thông tin về nhà máy Đạm Phú Mỹ, hướng dẫn mô phỏng và tính toán công nghệ, thiết bị. Sử dụng các thông tin trên mạng Internet và sách báo về các vấn đề liên quan đến thiết kế, mô phỏng quy trình sản xuất urê. Tham khảo các báo cáo về các đề tài tương tự đã được thực hiện trước đây. Nghiên cứu thực tế: Thực tập trực tiếp tại nhà máy Đạm Phú Mỹ để có được cái nhìn thực tế về công nghệ tại nhà máy để tìm hiểu về quy trình công nghệ và thiết bị thực tế. Gặp gỡ và tiếp thu kinh nghiệm trực tiếp từ các cán bộ, kỹ sư tại nhà máy và các thầy, cô trong Khoa Hóa học và Công Nghệ Thực Phẩm trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Sử dụng công cụ hỗ trợ: Sử dụng phần mềm mô phỏng ProII (phiên bảng 8.1) để mô phỏng công nghệ; Sử dụng các thuật toán của phần mềm ProII để tiến hành khảo sát và tối ưu hóa công nghệ; Sử dụng các phần mềm chuyên dụng: autocad 2007, word và excel 2007 và các phần mềm hổ trợ khác để khảo sát, xây dựng sơ đồ công nghệ để và hoàn thành báo cáo. Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ : Các thiết bị và các dòng công nghệ đang được sử dụng tại nhà máy; Phần mềm mô phỏng ProII. Ý nghĩa khoa học của đồ án: Tài liệu nghiên cứu về công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ, về bản chất và các quá trình tổng hợp urê; Tài liệu tham khảo cho các vấn đề nghiên cứu, mô phỏng và tối ưu hóa quy trình công nghệ đối với nhà máy Đạm Phú Mỹ nói riêng và các quy trình công nghệ thuộc lĩnh vực hóa học và dầu khí nói chung. Tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu khoa học về công nghệ và mô phỏng sau này.

Trang 1

MỞ ĐẦU

Urê là một hợp chất được tổng hợp trong các quá trình biến đổi hóa học Là loạiphân bón quan trọng kích thích sinh trưởng, giúp cây phát triển nhanh được sử dụngphổ biến trong nông nghiệp, đặc biệt là ở nước ta một nước có nền nông nghiệp rấtphát triển

Hiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất phân urê Nhà máy Đạm Phú Mỹ sửdụng nguồn nguyên liệu là khí tự nhiên hiện nay đang đứng đầu nước ta về sản xuấtphân đạm urê với công suất 80.0000 tấn/năm và đã hoạt động được hơn 10 năm cungcấp nguồn phân bón quan trọng cho đất nước

Tính cấp thiết của đề tài:

Đối với đồ án nghiên cứu và mô phỏng này, quá trình mô phỏng công nghệ đượcxem là rất quan trọng đối với một quy trình sản xuất đang hoạt động, đặc biệt là nhàmáy Đạm Phú Mỹ Mô phỏng quy trình công nghệ giúp ta có được một sơ đồ tổng thểvề công nghệ của nhà máy với các thông số tương ứng với quá trình hoạt động của mộtnhà máy thật sự, để từ đó ta có thể thử nghiệm các thông số mới và tối ưu hóa để nângcao sản lượng sản phẩm cũng như có thể tiết kiệm các chi phí về nguyên liệu, nănglượng, thiết bị… đem lại lợi nhuận rất lớn cho nhà máy

Mục tiêu của đề tài:

- Nghiên cứu công nghệ của nhà máy Đạm Phú Mỹ

- Mô phỏng lại quy trình công nghệ sản suất urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ vớicác cụm công nghệ sau: Cụm cao áp, cụm trung áp, cụm thấp áp, cụm cô đặcchân không

- So sánh và đánh giá kết quả mô phỏng với số liệu từ Đạm Phú Mỹ

- Khảo sát và tối ưu hóa công nghệ sản xuất Urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ

- Tính toán thiết kế thiết bị tổng hợp Urê

Phương pháp:

Nghiên cứu lý thuyết:

- Thu tập các tài liệu về: Sản xuất urê, thông tin về nhà máy Đạm Phú Mỹ, hướngdẫn mô phỏng và tính toán công nghệ, thiết bị

- Sử dụng các thông tin trên mạng Internet và sách báo về các vấn đề liên quanđến thiết kế, mô phỏng quy trình sản xuất urê

ii

Trang 2

- Tham khảo các báo cáo về các đề tài tương tự đã được thực hiện trước đây.Nghiên cứu thực tế:

- Thực tập trực tiếp tại nhà máy Đạm Phú Mỹ để có được cái nhìn thực tế về côngnghệ tại nhà máy để tìm hiểu về quy trình công nghệ và thiết bị thực tế

- Gặp gỡ và tiếp thu kinh nghiệm trực tiếp từ các cán bộ, kỹ sư tại nhà máy và cácthầy, cô trong Khoa Hóa học và Công Nghệ Thực Phẩm trường ĐH Bà Rịa –Vũng Tàu

Sử dụng công cụ hỗ trợ:

- Sử dụng phần mềm mô phỏng Pro/II (phiên bảng 8.1) để mô phỏng công nghệ;

- Sử dụng các thuật toán của phần mềm Pro/II để tiến hành khảo sát và tối ưu hóacông nghệ;

- Sử dụng các phần mềm chuyên dụng: autocad 2007, word và excel 2007 và cácphần mềm hổ trợ khác để khảo sát, xây dựng sơ đồ công nghệ để và hoàn thànhbáo cáo

Đối tượng nghiên cứu:

- Quy trình công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ : Các thiết bị và các dòng công nghệđang được sử dụng tại nhà máy;

- Phần mềm mô phỏng Pro/II

Ý nghĩa khoa học của đồ án:

- Tài liệu nghiên cứu về công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ, về bản chất và các quátrình tổng hợp urê;

- Tài liệu tham khảo cho các vấn đề nghiên cứu, mô phỏng và tối ưu hóa quy trìnhcông nghệ đối với nhà máy Đạm Phú Mỹ nói riêng và các quy trình công nghệthuộc lĩnh vực hóa học và dầu khí nói chung

- Tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu khoa học về công nghệ và môphỏng sau này

iii

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể ban giám hiệu trường Đại học Bàrịa – Vũng Tàu, khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện tốt nhất chotôi trong suốt thời gian học 4 năm Đại học có được môi trường học tập và làm việc tốtnhất Cám ơn bố mẹ đã dành tình cảm cùng những điều kiện tốt nhất cho tôi trên conđường Đại Học này, và cũng gửi lời cảm ơn đến những người bạn, những người luônbên cạnh sẵn sàng giúp đỡ và hỗ trợ tôi mỗi khi tôi gặp khó khăn

Trong suốt thời gian bốn tháng thực hiện đồ án này, tôi luôn nhận được sự giúpđỡ tận tình của quí thầy cô trong Khoa Hóa và Công nghệ thực phẩm; đặc biệt làCBHD - Th.S Tống Thị Minh Thu cùng sự hỗ trợ của các cán bộ kỹ thuật Tổng Công

ty Phân bón và Hóa chất Dầu khí Để giờ đây, với tất cả sự giúp nhận được từ cácthầy, cô ; các anh, chị - tôi đã hoàn thành được Đồ Án Tốt Nghiệp với đề tài :

“ Nghiên cứu và mô phỏng quy trình sản suất urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ

bằng phần mềm Pro/II ”.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến CBHD - Th.S Tống Thị Minh Thu cùng quí thầy côtrong Khoa Hóa và Công Nghệ Thực Phẩm và các cán bộ kỹ thuật của Tổng Công tyPhân bón và Hóa chất Dầu khí lời cảm ơn chân thành Xin chân thành cảm ơn! Kínhchúc quí thầy cô sức khỏe!

Tuy nhiên, trong giới hạn thời gian cho phép, Đồ án được hoàn thành chắc chắnvẫn còn những thiếu xót nhất định Rất mong nhận được sự trao đổi và đóng góp ýkiến của quý thầy cô và độc giả để tôi có có điều kiện hoàn thiện hơn

Vũng Tàu, Ngày 12 tháng 07 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Hồ Tiến Nam

iv

Trang 4

MỤC LỤC

MỤC LỤC v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xi

Các công nghệ sản xuất Urea điển hình [6] 16 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT URE CỦA NHÀ MÁY

2.1 Xây dựng quy trình công nghệ [9] 22

2.2 Sơ đồ công nghệ 22

2.3 Tìm hiểu quy trình công nghệ 27

Trang 5

Công đoạn tinh chế urê và thu hồi NH 3 và CO 2 ở áp suất thấp 40

2.4 Kết luận về công nghệ sản xuất urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ 46

CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ 47

3.1 Giới thiệu về phần mềm mô phỏng Pro/II [7] 47

3.2 Tóm tắt các bước thực hiện mô phỏng [7] 47

3.3 Các bước chuẩn bị và cài đặt trước mô phỏng 49

4.1 So sánh và đánh giá kết quả mô phỏng 79

4.1.1.

vi

Trang 6

Thiết bị R-01 79 4.1.2.

Thiết bị E-01 80 4.1.3.

Thiết bị V-02 và V-03 81 4.1.4. Kết quả của các dòng nguyên liệu (dòng 39 và CO 2 ) 82 4.1.5.

Thiết bị V-04 83 4.1.6.

Thiết bị V-14 và V-15 84 4.2 Khảo sát và tối ưu một số thông số trong mô phỏng 85

4.2.1.

Ảnh hưởng của công suất nhiệt reboiler của thiết bị V-02 đến lượng nguyên liệu NH 3 được sử dụng 85 4.2.2.

Khảo sát sự ảnh hưởng của công suất reboiler vào lượng NH 3 trong sản phẩm đáy thiết bị V-03 87 4.2.3.

Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ làm việc thiết bị F-2 đến lượng nguyên liệu NH 3 sử dụng 88 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TỔNG HỢP URÊ 92

5.1 Mục đích 92

5.3 Tính toán cân bằng vật chất cho thiết bị tổng hợp R-01 [2] 92

5.4.2.

Thể tích, chiều dài và đường kính thiết bị 95 5.4.3. Độ dày thân thiết bị: 96

vii

Trang 7

Đường kính ngoài thiết bị 96 5.4.5. Số đĩa sử dụng trong tháp 97 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

viii

Trang 8

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thông tin về nguồn khí nguyên liệu 3

Bảng 1.2 Tính chất vật lý của NH3 4

Bảng 1.3 Bảng tính chất vật lý của CO2 5

Bảng 2.1 Danh sách ký hiệu thiết bị trong sơ đồ công nghệ 23

Bảng 2.2 Sự thay đổi các thông số vận hành máy nén CO2 29

Bảng 2.3 Sự thay đổi thông số vận hành của cụm cao áp 32

Bảng 2.4 Sự thay đổi các thông số vận hành của cụm phân hủy trung áp 39

Bảng 2.5 Sự thay đổi các thông số vận hành của thiết bị phân hủy thấp áp 41

Bảng 2.6 Sự thay đổi thông số vận hành của thiết bị cô đặc chân không 44

Bảng 3.1 Thành phần nguyên liệu đầu vào xưởng Urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ 50

Bảng 3.2 Thông số cài đặt mô phỏng của các dòng công nghệ đầu vào 54

Bảng 3.3 Các dòng hồi lưu cần được khai báo 55

Bảng 3.4 Cách cài đặt hệ số Phương trình phản ứng 63

Bảng 3.5 Các thông số yêu cầu cho 2 dòng nguyên liệu đầu vào tháp tổng hợp Urê .64 Bảng 3.6 Cách cài đặt Controler cho nguyên liệu đầu vào R-01 66

Bảng 4.1.So sánh kết quả sản phẩm mô phỏng thiết bị R-01 với số liệu nhà máy 79

Bảng 4.2 So sánh kết quả mô phỏng thiết bị R-01 sau khi chuyển đổi cacbamat với số liệu nhà máy 80

Bảng 4.3 So sánh kết quả dòng sản phẩm mô phỏng thiết bị E-01 với số liệu từ nhà máy 80

Bảng 4.4 So sánh kết quả dòng sản phẩm mô phỏng thiết bị V-02 với số liệu từ nhà máy 81

Bảng 4.6 So Sánh kết quả lượng nguyên liệu CO2 đầu vào trong mô phỏng và số liệu từ nhà máy 83

Bảng 4.7 Kết quả lượng nguyên liệu NH3 đầu vào được sử dụng 83

Bảng 4.9 Kết quả dòng sản phẩm mô phỏng của thiết bị V-14 84

ix

Trang 9

Bảng 4.10 Kết quả dòng sản phẩm mô phỏng của thiết bị V-15 85Bảng 4.11 Ảnh hưởng của công suất reboiler thiết bị V-02 đến lượng nguyên liệu NH3 được sử dụng 86Bảng 4.12 Ảnh hưởng của công suất reboiler vào lượng NH3 trong sản phẩm đáy thiết bị V-03 87Bảng 4.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ làm việc của thiết bị F-2 đến lượng nguyên liệu NH3 sử dụng 89Bảng 4.14 So sánh kết quả trước và sau khi tối ưu quy trình với số liệu từ nhà máy 90

Bảng 5.1.Cân bằng phân tử 94

Bảng 5.2 Tỷ lệ lưu lượng khối và một phần khối lượng cho các chất phản ứng và sản phẩm 94Bảng 5.4.Thống kê và so sánh các thông số cơ bản của thiết bị tổng hợp Ure 97

x

Trang 10

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức nhân sự của nhà máy Đạm Phú Mỹ 2

Hình 1.2 Sơ đồ khối các bước tổng hợp ure cơ bản 9

Hình 1.3 Phương pháp không tuần hoàn 11

Hình 1.4 Phương pháp bán tuần hoàn 13

Hình 1.5 Tuần hoàn dưới dạng khí nóng 14

Hình 1.6 Quy trình sản xuất Urea của hãng Miller 16

Hình 1.7 Quy trình sản xuất Urea của hãng Montekachin 17

Hình 1.8 Allied Chemical Urea Process 19

Hình 1.9 SNAM-Progetti Urea Process 21

Hình 2.1 Sơ đồ khối quy trình tổng hợp Ure của nhà máy Đạm Phú Mỹ 22

Hình 3.1 Lưu đồ thể hiện các bước thực hiện mô phỏng 49

Hình 3.2 Sơ đồ PFD trong mô phỏng 51

Hình 3.3 Cách nhập các thông tin cho một dòng công nghệ trong mô phỏng 53

Hình 3.4 Vị trí các dòng hồi lưu trong quy trình mô phỏng 56

Hình 3.5 Thể hiện khi kết nối các dòng hồi lưu 58

Hình 3.6 Chọn đơn vị trong mô phỏng 59

Hình 3.7 Cách khai báo cấu tử trong mô phỏng 60

Hình 3.8 Cách khai báo cấu tử Amonium carbamate trong Pro/II 61

Hình 3.9 Cách nhập các thông số vật lý tại Fixed Properties 61

Hình 3.10 Cách nhập các hằng số nhiệt động tại Temperature Dependent 62

Hình 3.11 biểu tượng của công cụ Contrller trong Pro/II 64

Hình 3.12 Cách cài đặt của thuật toán Controller 65

Hình 3.13 Cách chọn thông số cần hiệu chỉnh 65

Hình 3.14 Cách chọn thông số hiệu chỉnh 66

Hình 3.15 Cụm cao áp trong quy trình mô phỏng 67

Hình 3.16 Cách cài đặt các thông số cho thiết bị R-01 68

Hình 3.17 Cách cài đặt độ chuyển hóa cho phản ứng trong thiết bị R-01 68

Hình 3.18 Cách cài đặt thông số làm việc cho thiết bị E-01 69

Hình 3.19 Cách cài đặt độ chuyển hóa cho phản ứng trong thiết bị E-01 70

Hình 3.20 Cụm trung áp trong quy trình mô phỏng 70

xi

Trang 11

Hình 3.21 Cách cài đặt áp suất cho thiết bị V-02 72

Hình 3.22 Cách cài đặt công suất reboiler cho thiết bị V-02 72

Hình 3.23 Cách cài đặt thông số cho thiết bị F-1 73

Hình 3.24 Cụm thấp áp trong quy trình mô phỏng 74

Hình 3.25 Cụm cô đặc chân không trong quy trình mô phỏng 75

Hình 3.26 Cách cài đặt nhiệt độ đầu ra cho thiết bị E-04 76

Hình 3.27 Giá trị công suất của E-04 sau khi chạy chương trình mô phỏng 76

Hình 3.28 Cách cài đặt công suất cho thiết bị V-04 77

Hình 3.29 Cách cài đặt áp suất và nhiệt độ cho thiết bị V-14 78

Hình 4.1 Ảnh hưởng của công suất reboiler thiết bị V-02 vào lượng nguyên liệu NH3 86

Hình 4.2 Ảnh hưởng của công suất reboiler thiết bị V-03 vào lượng nguyên liệu NH3 88

Hình 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ thiết bị F-2 vào lượng nguyên liệu NH3 sử dụng 89

xii

Trang 12

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chemistry (Liên hiệp Hóa học Thuần túy và Ứng dụng Quốc tế)

xiii

Trang 13

Đồ án tốt nghiệp Đại học-khóa 2009 – 2013

Nhà máy được khởi công xây dựng theo hợp đồng (Chìa khóa trao tay) giữa Tổngcông ty Dầu Khí Việt Nam và tổ hợp nhà thầu Technip/Samsung, hợp đồng chuyểngiao công nghệ sản xuất Amoniac với Haldoe Topsoe ( công suất 1.350 tấn/ngày ) vàcông nghệ sản xuất Urê Snamprogeti (công suất 2.200 tấn/ngày)

Ngành Công nghệ Kỹ Thuật Hóa Học Trang 1 Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm

Trang 14

Trường ĐHBRVT

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức nhân sự của nhà máy Đạm Phú Mỹ

1.1.2 Tổng quan về các xưởng sản xuất của nhà máy

1.1.2.1 Phân xưởng tổng hợp Amoniac

a Nguyên liệu

Có chức năng tổng hợp Amoniac và CO2 từ khí thiên nhiên từ mỏ Bạch Hổ vàkhông khí

- Các thông tin về nguồn khí:

Hội đồng thành viên

Tổng Giám Đốc

Phó TGĐ

kỹ thuật

Giám Đốc nhà máy

Phó TGĐ đầu tư

Phó TGĐ thương mại

Các chi nhánh

Phòng tổ

chức nhân sự

Phòng tài chính kế

toán

Ban quản lý

ĐTXD

Phòng xuất nhập khẩu

Phòng thương mại vật liệu

Trang 15

Trường ĐHBRVT

Bảng 1.1 Thông tin về nguồn khí nguyên liệu

Ap suất (barg) 25.0 (tối đa 40)

24.5 (tối đa 39.2)

25.0 (tối đa 40)24.5 (tối đa 39.2)

b Các công đoạn của xưởng

Sau khi tổng hợp, Amoniac và CO2 sẽ được chuyển sang phân xưởng urê

Phân xưởng tổng hợp Amoniac bao gồm các công đoạn:

- Khử hợp chất lưu huỳnh bằng phương pháp khô

- Giai đoạn Reforming

Trang 16

Trường ĐHBRVT

- Chuyển hoá khí CO trong khí nguyên liệu thành CO2

- Giai đoạn hấp thụ CO2 bằng dùng dung dịch MDEA:

- Giai đoạn metan hoá

- Giai đoạn tổng hợp NH3

- Thu hồi NH3

c Sản phẩm

Tổng quan về Amoniac (NH3):

- Tính chất vật lý

Bảng 1.2 Tính chất vật lý của NH 3

Khối lượng riêng ở 00C, 1 at (kg/m3) 0,77

Tỷ trọng chất lỏng ở 00C; 101,3 kpa (g/cm3) 0,6383

Tỷ trọng chất khí ở 00C; 101,3 kpa (g/cm3) 0,638

Entanpi sinh chuẩn ở 250C, (j/kmol) 192,731

- Tính chất hóa học

Tính bazơ yếu: Trên nguyên tử nitơ của amoniac có cặp electron tự do nên amoniac có

tính bazơ và có thể xảy ra phản ứng hóa học:

Tác dụng với nước: khi tan trong nước, một phần nhỏ các phân tử amoniac kết hợpvới ion H+ của nước, tạo thành ion amoni (NH4+) và ion hidroxit (OH-)

NH3 + H+ ↔ NH4Tác dụng với axit: amoniac dễ dàng kết hợp với axit tạo thành muối amoni

NH3 + HCl ↔ NH4ClTác dụng với dung dịch muối:

AL3+ + NH3 + 3H2O → AL(OH)3↓ + 3NH4+2NH3 + 2KMnO4 → 2KOH +2MnO2 +2H2O +N2

Khả năng tạo phức: Dung dịch amoniac có khả năng hoà tan hidroxit hay muối ít tan

của một số kim loại, tạo thành các dung dịch phức chất

Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 2OHAgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl-

Tính khử

Tác dụng với oxi:

Trang 17

Trường ĐHBRVT

NH3 + 3O2   9000C 2N2 + 6H2O

Nếu có xúc tác phân huỷ ngay ở 3000C:

4NH3 + 5O2  300o C,xt4NO + 6H2O

Tác dụng với oxit kim loại:

NH3 +3CuO → 3Cu + N2 + 3H2OMột trong những vấn đề quan trọng chính của ngành công nghiệp sản xuất NH3 làphản ứng của nó với CO2 tạo ra cacbamat amôn NH2CO2NH4

2NH3+ CO2 → NH2CO2NH4Sau đó phân giải thành urê và nước:

NH2CO2NH4 → NH2CONH2 +H2OTổng quan về CO2:

Bảng 1.3 Bảng tính chất vật lý của CO 2

Tên khác

Khí cacbonicthán khí

anhiđrít cacbonicbăng khô (rắn)Công thức phân tử CO2

Biểu hiện Chất khí không màu, không mùi

3 ở 298 K1,6 g/cm 3 (rắn)

Độ hòa tan trong nước 1,45 kg/m3Điểm nóng chảy -57 °C (216 K-áp lực)Điểm sôi -78 °C (195 K-thăng hoa)

CO2 không cháy, không duy trì sự cháy Là một oxit axit vì vậy nó sẽ có tính chấtcủa một oxit như : tác dụng với nước, bazơ, muối…

Nước sẽ hấp thụ một lượng nhất định điôxít cacbon

CO2 + H2O H2CO3

Trang 18

Trường ĐHBRVT

Tác dụng với oxit bazo và bazo

CO2 tác dụng với bazo hay oxit bazo sẽ tạo thành muối

CO2 + NaOH NaHCO3CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2OMột trong những vấn đề quan trọng chính của ngành công nghiệp sản xuất chínhcủa nhà máy Đạm Phú Mỹ là sử dụng CO2 gây phản ứng với NH3 để tạo urê :

2NH3 + CO2 NH2CO2NH4Sau đó phân giải thành urê và nước:

NH2CO2NH4  NH2CONH2 + H2O

1.1.2.2 Phân xưởng tổng hợp Urê.

a Nguyên liệu

Quá trình tổng hợp urê sử dụng 2 nguyên liệu chính là NH3 và CO2 Cả 2 nguyênliệu trên là sản phẩm của xưởng tổng hợp ammoniac, NH3 và CO2 nhận được có độtinh khiết các nên sẽ được đưa trực tiếp vào quy trình tổng hợp urê

b Các công đoạn trong xưởng

Có chức năng tổng hợp Amoniac và CO2 thành dung dịch urê Dung dịch urê saukhi đã được cô đặc trong chân không sẽ đươc đưa đi tạo hạt Quá trình tạo hạt đượcthực hiện bằng phương pháp đối lưu tự nhiên trong tháp tạo hạt cao 105m Phân xưởngurê có thể đạt công suất tối đa 2.385 tấn/ngày

Phân xưởng bao gồm các công đoạn sau:

- Công đoạn nén CO2

- Tổng hợp urê và thu hồi CO2 ở áp suất cao

- Công đoạn tinh chế urê và thu hồi NH3 ở áp suất trung bình và áp suất thấp

- Công đoạn cô đặc, tạo hạt

- Xử lý nước thải

- Đóng gói sản phẩm

c Sản phẩm

Tổng quan về sản phẩm Urea ((NH2)2CO )

Là Một hợp chất hữu cơ, tinh thể có dạng hình trụ kim màu trắng

Công thức phân tử chính là (NH 2 ) 2 CO

Trọng lượng phân tử: 60,06 g

Trang 19

Trường ĐHBRVT

Hàm lượng đạm nitơ: gần bằng 46%

Khối lượng riêng: Ở 25oC là 1.33 kg/dm3, Ở 0oC là 1.338 kg/dm3

Nhiệt độ nóng chảy ở 1 at: 132.7 oC

Nhiệt dung ở 25oC : 22.26 cal/mol.oC

Khối lượng riêng Urea lỏng ở 132.7 oC : 1.227 kg/l

Nhiệt hoà tan trong: Nước là 57.8 cal/g, Rượu methanol :50.2 cal/g

Khi hòa tan trong nước, dung dịch Urea có tính kiềm yếu

Khi tác dụng với một số acid nó tạo thành các muối liên kết

Ví dụ: (NH2)2CO + H2SO4 = (NH2)2CO.H2SO4

Urea dễ bị phân giải ở nhiệt độ cao, ở 120 -130oC tốc độ phân giải Urea chậm,đến 160oC thì phân giải thành Ammonium Cianat:

(NH2)2CO  NH4OCNPhản ứng tạo Biuret xảy ra theo phản ứng sau:

Đầu tiên Urea phân giải thành NH3 và acid Cianic Sau đó acid này phản ứngvới Urea để tạo thành Biuret:

(NH2)2CO  NH3 + HCONHCON + (NH2)2CO = NH2-CO-NH-CO-NH2Dung dịch Urea trong nước ở nhiệt độ <80oC khá bền vững Nhưng ở Nhiệt độ

>90oC có thể xảy ra các phản ứng phân giải:

(NH2)2CO + H2O  NH4COONH2NH4COONH2 = 2NH3 + CO2Nói chung quá trình thủy phân Urea phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ dungdịch Hằng số tốc độ phản ứng thủy phân Urea rất nhỏ ở nhiệt độ thấp

Lưu ý: Khi Urea bị phân hủy nhiệt có thể tạo ra Biuret hoặc Acid Cianic Hai chấtnày rất có hại cho cây trồng (Biuret) và đặc biệt ăn mòn mạnh thiết bị ở nhiệt độ cao

- Ứng dụng:

Trong công nghiêp

Làm phân bón, kích thích sinh trưởng, giúp cây phát triển mạnh, thích hợp vớiruộng nước, rau xanh, lúa,…Urê cứng có chứa 0,8% – 2,0% biuret ban đầu bón chođất dưới dạnh nitơ Các loại dịch urê loãng hàm lượng biuret thấp ( tối đa khoảng 0,3%biuret ) được bón cho cây trồng dưới dạng phân bón lá

Trang 20

Trường ĐHBRVT

Trộn lẫn với các chất phụ gia khác urê sẽ được dung nhiều trong nhiều loại phânbón rắn có các dạng công thức khác nhau như photphat amon urê (UAP); sunphatamon urê (UAS) và urê photphat ( urê + acid phosphoric ), các dung dịch urê thuộcnồng độ nitrat amon urê (UAN) (80% - 85%) có hàm lượng nitơ cao nhưng điểm kếttinh lại thấp phù hợp cho việc vận chuyển lưu thong phân phối bằng hệ thống ống dẫnhay phun bón trực tiếp

Là chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, nó cung cấp một nguồn đạm cố địnhtương đối rẻ tiền để giúp cho sự sinh trưởng

Urê được dung để sản xuất lisin, một axit amino được dung thông dụng trong ngànhchăn nuôi gia cầm

Các loại nhựa urê được polyme hóa từng phần để dùng cho ngành công nghiệp cótác dụng làm phân bố đều các thành phần ép của các chất sợi

Nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo, đặc biệt là nhựa urê – formaldehyde Urê cùngvới Amoniac phân hủy ở nhiệt độ và áp suất cao để sản xuất các loại nhựa melamin.Được dùng trong một số ngành sản xuất thuốc trừ sâu

Là một thành phần của một số dầu dưỡng tóc, sữa rửa mặt, dầu tắm và nước hoa.Thành phần hoạt hóa để xử lý khới thải từ động cơ diessel

Nồng độ urê cũng có thể tăng trong một số rối loạn máu ác tính (ví dụ như bệnhbạch cầu và Kahler )

Nồng độ cao của urê ( uremia) có thể sinh ra các rối loạn thần kinh ( bệnh não ).Thời gian dài bị uremia có thể làm đổi màu sang màu xám

1.1.2.3 Phân xưởng phụ trợ

Có chức năng cung cấp nước làm lạnh, nước khử khoáng, nước sinh hoạt, cung cấpkhí điều khiển, nitơ và xử lý nước thải cho toàn nhà máy, có nồi hơi nhiệt thừa, nồi hơiphụ trợ và một tubin khí phát điện công suất 21Mwh, có bồn chứa Amoniac 35.000 m3

Trang 21

Hình 1.2 Sơ đồ khối các bước tổng hợp ure cơ bản

Hiện nay có các phương pháp tổng hợp Ure cơ bản sau:

- Phương pháp không tuần hoàn (One though);

- Phương pháp tuần hoàn một phần (Partial Process);

- Phương pháp tuần hoàn hoàn toàn (Total Process)

1.2.1.1 Phương pháp không tuần hoàn (One though)

a Cở sở phương pháp

Trong phương pháp này dòng Off-Gas tiếp tục đi vào thiết bị sản xuất Nitric acid,Ammonium Nitrate, dung dịch Ammonia và những dẫn xuất khác của Nitrogen

Hoặc

Hồi lưu

Tổng hợp khác

Trang 22

Đồ án tốt nghiệp Đại học-khóa 2009 – 2013 Trường ĐHBRVT

1 Bơm NH3 lỏng

2 Máy nén CO2

3 Trao đổi nhiệt

4 Tháp tổng hợp

5 Nồi phản ứng

6 Máy nén tuần hoàn khí nóng

7 Phân ly

8 Thùng cao vị

9 Thiết bị bay hơi

10 Thiết bị sấy kiểu mù

11 Lọc

12 Thùng trung gian

Hình 1.3 Phương pháp không tuần hoàn

3 2

1

6

7

Trang 23

c Thuyết minh quy trình

Khí CO2 qua máy nén (2) được nén đến áp suất 150 at và được gia nhiệt đến 200oC,tại đây oxy được giải phóng trên xúc tác đồng-niken Tiếp theo CO2 được ngưng tụtrộn với NH3, sau đó được nén đến 100 at nhờ bơm NH3 (1) Nhiệt tạo thành nhờAmmonium Carbamate được lấy đi khỏi thiết bị (4) để tạo hơi nước, cứ trên 1 tấn Ureasản xuất được 0,8 tấn hơi nước Còn dung dịch sau phản ứng được đưa tới hai giaiđoạn phân giải Carbamate

Sau gần 2h ở 160oC – 190oC và tại áp suất 100 at thì gần 50% AmmoniumCarbamate được chuyển hóa thành Urea Dịch Urea nóng chảy sau giai đoạn 2 đi vềthùng chứa (11) và đi gia công đóng gói dạng bột có hàm ẩm 0,7% Khí ở các thiết bịphân li phân giải cũng như dịch ngưng tụ tạo thành trong quá trình cô đặc được chuyểnvào tháp rồi trung hòa H2SO4 để điều chế dung dịch sulfate Amon

Nhược điểm:

- Quy trình này có một bất tiện chính là: nhà máy sản xuất Urea phải gắn liền vớinhà máy tạo sản phẩm phụ dẫn suất của Nitrogen, và điều này có ý nghĩa là tính kinhtế của sản phẩm Urea phụ thuộc vào nhu cầu của sản phẩm phụ

- Loại quy trình này có hiệu suất sử dụng nguyên liệu thấp (30-35% NH3, 50% CO2)

45-1.2.1.2 Phương pháp tuần hoàn một phần (Partial Process)

a Cơ sở phương pháp

Quá trình tuần hoàn một phần NH3 theo đề xuất của nhà bác học Miller đã 1 thờiđược nhiều nước ứng dụng Phương pháp này đã làm cơ sở cho dây chuyền tiến bộnhất là tuần hoàn toàn bộ Phương pháp tuần hoàn một phần khác với phương phápkhông tuần hoàn là tiết lưu giảm áp hai cấp Dung dịch tiết lưu cấp độ một ở áp suất18-35 at, NH3 khí được làm lạnh ngưng tụ bằng nước Áp suất ở đoạn 2 gần bằng vớiáp suất khí quyển

b Sơ đồ công nghệ

Trang 24

1 Tháp tổng hợp

2 Bộ gia nhiệt

3 Phân giải đoạn 1

Hình 1.4 Phương pháp bán tuần hoàn

c Thuyết minh quy trình

Quá trình sản xuất Urea bằng phương pháp tuần hoàn một phần NH3 có kèm theodây chuyền sản xuất Nitrate Amon được vận hành rộng rãi trong sản xuất hóa chất củaLiên Xô (cũ) Khí CO2 và NH3 lỏng được nén tới áp suất 200 at, ở khoảng không trongthành tháp và cốc trong ruột của tháp được làm bằng thép X18H12M3T Điều kiệntrong tháp thao tác ở 185-200 oC, L=3-4 m, P=200 at NH3 tuần hoàn trở lại hệ thốngqua bơm NH3 tuần hoàn Dung dịch từ hệ trung áp giảm xuống thấp áp (1,5-3 at) đượctiếp tục chưng cất phần dịch Urea có nồng độ cao và đi bốc hơi cô đặc dung để sảnxuất sản phẩm khác

Ưu điểm: Tiêu hao nguyên liệu cho một đơn vị sản phẩm thấp hơn phương phápkhông tuần hoàn

6 5

4

7

Trang 25

Nhược điểm: Đầu tư thiết bị lớn hơn, hiệu suất chuyển hóa thấp hơn.

Một ví dụ cho phương pháp bán tuần hoàn được trình bày trong hình 1.3

1.2.1.3 Phương pháp tuần hoàn hoàn toàn (Total Process)

Theo phương pháp này NH3 và CO2 chưa phản ứng tạo thành Urea được thu hồi vàđược tận dụng hoàn toàn để tuần hoàn trở lại tháp tổng hợp Urea Những nhà máy sửdụng phương pháp này thì có hiệu quả rất cao vì không có sản phẩm phụ (by-product)

a) Tuần hoàn dưới dạng hỗn hợp khí

1 Thiết bị làm lạnh

2 Tháp tổng hợp

3 Van tiết lưu

4 Thiết bị chưng

5 Máy nén

Hình 1.5 Tuần hoàn dưới dạng khí nóng

Trang 26

Hỗn hợp khí Off-Gas được nén lại và được cho quay lại bình phản ứng.

Khí CO2 và NH3 được nâng lên áp suất 180 – 200 at đưa vào tháp tổng hợp (2), ởđây NH3 và CO2 tác dụng vơi nhau tạo thành hỗn hợp dd gồm Urea và AmmoniumCarbamate có nhiệt độ 180 – 190 oC Dung dịch từ tháp tổng hợp qua van tiết lưu (3)giảm xuống còn 3-1,5 đông thời nhiệt độ giảm xuống còn 120 oC đi vào thiết bị chưngcất (4), ở đây lợi dụng hơi nước để gia nhiệt cho dung dịch Ammonium Carbamateđược phân giải thành NH3 và CO2 cộng với lượng NH3 dư và hơi nước bốc lên ở phầnđỉnh rồi vào máy nén hỗn hợp khí (5) Tại đây hỗn hợp khí được nâng áp lên bằng ápsuất làm việc của thấp tổng hợp rồi đi qua thiết bị làm lạnh (1), nhiệt độ hỗn hợp khígiảm xuống và đi vào tháp tổng hợp

Phần dung dịch Urea được tách ra đưa đi gia công: cô đặc, tạo hạt, hoặc kết tinh sảnphẩm

Ưu điểm:

Phương pháp này hầu như tuần hoàn được toàn bộ, tận dụng được hầu hết nguyênliệu vào Nhưng nó không được dung rộng rãi trong công nghiệp do những khuyếtđiểm sau:

b) Phương pháp tuần hoàn dung dịch Carbamate

Hỗn hợp Off-Gas được ngưng tụ và dung dịch Carbamate được tuần hoàn Tuầnhoàn dưới dạng dung dịch Carbamate cũng có nhiều phương pháp khác nhau Nó khácnhau ở các thông số công nghệ như: áp suất, nhiệt độ, tỷ lệ NH3/CO2 và H2O/CO2trong hỗn hợp ban đầu đặc biệt là cấu trúc thiết bị

Trang 27

4 6 7 8 10

5 3

2

9

11 1

11- bơm Amonium carbamate

Hình1.6 Quy trình sản xuất Urea của hãng Miller

- Phương pháp Miller: (hình 1.4)

Quá trình tổng hợp Urea theo phương pháp Miller từ NH3 và CO2 với lượng dưNH3 Phần lớn NH3 được tuần hoàn lại sau khi phân giải lần thứ nhất, phần NH3 vàCO2 được hấp thụ bằng nước Còn từ phân giải đoạn hai vào chu trình ở dạng muốiAmon

Trong trường hợp này tỉ lệ các tác chất: L = 7,5; W = 0,7; lượng dư NH3 lớn vàthực hiện trong các điều áp suất lớn P= 400 at và nhiệt độ 200oC sẽ có hiệu suấtchuyển hóa Ammonium Carbamate thành Urea đạt tới 70%

Trang 28

1.2.2.1 Quy trình sản xuất Urea của hãng Montekachin

7- Hấp thụ khí trơ I

8- Phân giải đoạn II9- van giảm áp10- Hấp thụ

11- thiết bị bay hơi12- máy ve viên13- Làm lạnh tay quay

14- Tháp kết tinh15- Lọc nhanh16- làm lạnh17- bơm ly tâm18- lọc ly tâm19- thùng sấy tay quay

Hình 1.7 Quy trình sản xuất Urea của hãng Montekachin

- Phương pháp hãng Montekachin: (hình 1.5)

Lưu trình hãng Montekachin dựa trên công trình nghiên cứu của Phau nó khác vớiquá trình Miller ở chổ có hàm lượng nước thấp trong dung dịch muối Amon tuần hoàn.Khí CO2, NH3 và dung dịch Amon được đưa vào tháp (4), trong đó được duy trì ápsuất 200 at và nhiệt độ 180 – 190 oC Tỉ lệ cửa vào tháp L=5, W-0,54

Dung dịch được tiêt lưu về phân giải I (5) với áp suất là 20-45 at nhiệt độ 135oC,pha khí được ngưng tụ ở thiết bị phân giải (5) và (6) Dung dịch hấp thụ đoạn II đượcbơm vào hấp thụ đoạn I (7) Muối Amon đậm đặc được quay về tháp nhờ bơm (3).Dung dịch được đi kết tinh, gia công thành sản phẩm, hoặc được bay hơi đến nồng độđậm đặc 99% và đi gia công tạo viên NH3 được thoát ra khi tiết lưu từ 3-6 at xuống ápsuất thường đi vào tháp hấp thụ 10, tuần hoàn làm lạnh bằng nước (16), một phầnđược trích đi quay về thấp hấp thụ (8)

19 17

16

Trang 29

Ưu điểm của phương pháp Montekachin so với phương pháp Miller là:

phép giảm lượng thiết bị và tạo điều kiện tuần hoàn tối đa ở công đoạn và phân giảichưng cất

o Dung dịch muối Amon tuần hoàn được hình thành ở áp suất 20-45 at như vậycho phép giảm lượng nước vào tháp tổng hợp Do đó sẽ tạo điều kiện nâng cao hiệusuất chuyển hóa ở nhiệt độ vá áp suất thấp, có ý nghĩa thực tiễn chống được ăn mònthiết bị

1.2.2.2 Tập đoàn Allied Chemical

a) Giới thiệu

Trong hầu hết quy trình sản xuất Urea thương mại, NH3 và CO2 được hoàn lưudưới dạng Ammonium Carbamate mà chất này có độ ăn mòn cao và khó xử lí AlliedChemical Corporation đã phát triển 1 kỹ thuật mà loại trừ sự hoàn lưu Carbamate, vìthế tránh được sự bất lợi của việc phải dung chất mang và chất pha loãng để hoàn lưuvề bình phản ứng

Trong quá trình của Allied Chemical Corporation, cả hai NH3 và CO2 được thu hồinhư là những thành phần sạch Sau đó, CO2 được hấp thự chọn lọc bởiMonoethanolamine khỏi Off-gas của thiết bị Carbamate Decomposer, điều này tạo raNH3 sạch và được cho hoàn lưu về thiết bị phản ứng Reactor

Những đặc trưng khác của quy trình là:

- Trên thực tế loại bỏ được sự ăn mòn do thiết bị phản ứng được bọc 1 lớpzirconium

- Nhiệt độ phản ứng cao từ 380 – 450oF so sánh với các quy trình khác có nhiệtđộ giới hạn trên là 375oF Tại nhiệt độ cao hơn, tốc độ chuyển hóa của CO2 thành Ureađạt từ 80-85% so với phương pháp tuần hoàn Carbamate là 65-70%

- Tập đoàn Allied Chemical sử dụng quy trình của T.O Wentworth, là 1 quytrình có thể sử dụng 3 phương pháp không tuần hoàn, bán tuần hoàn hoặc tuần hoànhoàn toàn

Trang 30

b) Sơ đồ quy trình

Hình 1.8 Allied Chemical Urea Process

1.2.2.3 Snami-Progety

Quy trinh Snam-Progety thì giống quy trình Stamicarbon (sẽ được trình bày sau).Trong quy trình này tận dụng nguyên lý phân giải Carbamate bằng cách giảm áp suấtriêng phần của nó hoặc giảm áp tổng trong bình phản ứng Để giảm áp suất của nó,Stamicarbon cho CO2 vào trong Decomposer, nhưng Snam lại dung Stripping NH3 màcũng đạt kết quả như vậy

Trong hình 1.7, NH3 và CO2 nhập liệu được đi vào thiết bị tổng hợp tại 200-500atm, 180-190 oC hoặc tại áp suất thấp hơn 120-140 atm Cả 2 trường hợp, thiết bịngưng tụ Carbamate condenser hoạt động tại 120-140 atm và 148oC-160oC Khi hoạtđộng tại khoảng áp suất cao hơn, các sản phẩm tạo ra từ thiết bị ngưng tụ Carbamatephải được tuần hoàn bằng bơm ly tâm Nhưng khi thiết bị phản ứng hoạt động tại ápsuất của bình Carbamate Condenser, Carbamate được tuần hoàn bằng tỉ trọng

Trong thiết bị Decomposer áp suất được duy trì giữa 120 – 140 atm, Carbamatechưa phân giải hết sẽ được tách khỏi dung dịch Urea sản phẩm bằng cách phân giảithành NH3 và CO2 Trong quy trình hoạt động một giai đoạn phẩn giải, NH3 được đivào Decomposer trong khi dòng NH3 và CO2 có áp suất cao CO2 ra Nhiệt từDecomposer tỏa ra được thu hồi trong thiết bị ngưng tụ Carbamate một giai đoạn dướidạng hơi nước áp suất thấp được tận dụng trong bước phân giải

34

33

35

32 31 37 36

38 40 39 46

45 43

47

42 41

4 5 48

23 29

21 17

50

28

52

Trang 31

1 Phần NH3 chưa phản ứng từ thiết bị tổng hợp được tách và sử dụng như là chấttrung gian trong Decomposer Tại 190oC, hầu hết Carbamate được phân giải Đây lànhiệt độ thích hợp cho việc tối thiểu tạo thành Biuret Sản phẩm cuối cùng có độkhông tinh khiết là 0,6% khối lượng, và độ ẩm là 0,25%.

Những lợi điểm của quy trình SNAM có thể tổng kết như sau:

- Sử dụng ít thiết bị phụ trợ

- Khổng có những vấn đề ăn mòn

- Urea sản phẩm cuối có độ sạch cao

- Giá trị triển khai và đầu tư thấp

a) Sơ đồ công nghệ

Trang 32

Hình 1.9 SNAM-Progetti Urea Process

Inerts scrubber

Trang 33

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT URE CỦA

NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Nhà máy đạm Phú Mỹ sử dụng công nghệ sản xuất Ure do SNAM-PROGETTI

(Canada) thiết kế với năng suất 2200 tấn/ngày

`

Hình 2.1 Sơ đồ khối quy trình tổng hợp Ure của nhà máy Đạm Phú Mỹ

2.2 Sơ đồ công nghệ

Tổng

hợp Ure

Thổi hơi tách NH3 và

phân giải cao áp

Phân giải trung áp

Phân giải thấp áp

NH3

CO2

Ure

Cô đặc chân không

Xử lý nướcTạo hạt

Tiền cô đặc chân khôngHơi trung áp

Nước sạchNén CO2

Trang 34

Bảng 2.1 Danh sách ký hiệu thiết bị trong sơ đồ công nghệ

Ký hiệu thiết bị Mô tả

E-1002A/B Thiết bị phân hủy trung áp (nối

với Z-1002/V-1002)E-1003 Thiết bị phân hủy thấp áp (nối với

Z-1003/V-1003)E-1004 Thiết bị cô đặc chân không sơ bộ

(nối với Z-1004/V-1004)E-1005A Thiết bị ngưng tụ cácbamát thứ

nhấtE-1005B Thiết bị ngưng tụ cácbamát thứ

haiE-1006 Thiết bị ngưng tụ trung ápE-1007 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ amôniắcE-1008 Thiết bị ngưng tụ thấp áp

E-1009 Thiết bị ngưng tụ amôniắcE-1010 Thiết bị làm lạnh nước ngưng rửaE-1011 Thiết bị hấp thụ amôniắc trung áp

(nối với T-1003)E-1012 Thiết bị hấp thụ amôniắc thấp áp

(nối với T-1004)E-1013 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ cácbônát

cao ápE-1014 Thiết bị cô đặc chân không thứ

nhất (nối với V-1014)E-1015 Thiết bị cô đặc chân không thứ

hai (nối với Z-1015/V-1015)E-1016 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ nhất

cho tháp chưngE-1017 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ hai

cho tháp chưng

Trang 35

E-1018 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ cho thiết

bị thủy phânE-1023 Thiết bị làm lạnh nước ngưng hơiE-1024 Thiết bị làm lạnh nước ngưng đã

làm sạch

FL-1002A/B Thiết bị lọc amôniắc

J-1002 Bơm phun tia hơi cho T-1002

Hệ thống băng tải và

đóng bao

N-1001 Băng tải tháp tạo hạtN-1002 Băng tải tuần hoàn urêN-1003 Băng tải sản phẩm

Bơm

P-1001A/B Bơm amôniắc cao ápP-1002A/B Bơm dung dịch cácbônát cao ápP-1003A/B Bơm dung dịch cácbônát trung ápP-1005A/B Bơm tăng áp amôniắc

P-1006A/B Bơm dung dịch urê 85%

P-1007A/B Bơm dung dịch amôniắcP-1008A/B Bơm dung dịch urê nóng chảyP-1009A/B Bơm thu hồi dung dịch urêP-1010A/B Bơm rửa nước ngưng hơi

P-1013A/B Bơm nước ngưng hơiP-1014A/B Bơm nạp liệu tháp chưngP-1015A/B Bơm nạp liệu thiết bị thủy phânP-1016A/B Bơm thu hồi cácbônát kín

P-1020A/B Bơm acid sulphuric

Trang 36

PK-1002A/B Máy nén khí thụ động cho

stripperPK-1003 Hệ thống chân không thứ nhấtPK-1004 Hệ thống chân không thứ hai

R-1002 Thiết bị thủy phân urê

Thiết bị giảm âm

SL-1001 Thiết bị giảm âm xả CO2SL-1002 Thiết bị giảm âm hơi trung ápSL-1003 Thiết bị giảm âm hơi thấp áp

E-1012)T-1005 Tháp thu hồi amôniắc trung áp

(nối với V-1005)T-1006 Tháp thu hồi hơi (nối với V-

1010)

Bồn chứa

TK-1001 Bồn chứa dung dịch urêTK-1002 Bồn chứa nước ngưng quá trìnhTK-1003 Bồn chứa urê kín

TK-1004 Bồn chứa cácbônát kín

V-1002 Bình tách cho thiết bị phân hủy

trung áp (nối với E-1002/Z-1002)V-1003 Bình tách cho thiết bị phân hủy

thấp áp (nối với E-1003/Z-1003)V-1004 Bình tách cho thiết bị cô đặc chân

không sơ bộ (nối với 1004)

Trang 37

E-1004/Z-V-1005 Bình chứa amôniắc (nối với

T-1005)V-1006 Bình chứa dung dịch cácbônátV-1014 Bình tách cho thiết bị cô đặc chân

không thứ nhất (nối với E-1014)V-1015 Bình tách cho thiết bị cô đặc chân

không thứ hai (nối với E-1015)V-1009 Bình tách nước ngưng hơi cho

stripperV-1010 Bình chứa nước ngưng hơi (nối

với T-1006)V-1011 Bình chứa khí thảiV-1012 Bình chứa khí thải thứ nhấtV-1013 Bình chứa khí thải thứ haiV-1028 Bình tách nước ngưng hơi cho

thiết bị phân hủy trung ápV-1029 Bình tách nước ngưng hơi cho

thiết bị phân hủy thấp áp

V-1030

Bình tách nước ngưng hơi cho thiết bị cô đặc chân không thứ nhất

V-1031 Bình tách nước ngưng hơi cho

thiết bị cô đặc chân không thứ haiV-1040 Bình chứa acid sulphuric

Z-1002 Bình chứa cho thiết bị phân hủy

trung áp (nối với E-1002/V-1002)Z-1003 Bình chứa cho thiết bị phân hủy

thấp áp (nối với E-1003/V-1003)Z-1004 Bình chứa cho thiết bị cô đặc sơ

bộ (nối với E-1004/V-1004)Z-1005 Thiết bị trộn cácbamát

Trang 38

Z-1008 Tháp tạo hạtZ-1009A/B Gàu tạo hạtZ-1010 Giá đỡ cho gàu tạo hạtZ-1011 Thiết bị khuấy cho bồn urê kínZ-1012 Bình tách urê vón cục

Z-1015

Bình chứa cho bình tách chân không thứ hai (nối với E-1015/V-1015)

- Nguyên tắc

CO2 bão hòa hơi nước có độ tinh khiết tối thiểu 98,5% thể tích, có nhiệt độ 450C vàáp suất 0.18barg lấy từ phân Xưởng Amonia được đưa vào bình tách 20 –V-2017 Tạiđây lượng lỏng cuốn theo được tách ra và được đưa về hệ thống thải lỏng, lượng khíCO2 được đưa tới cửa hút cấp 1 của máy nén

Để bảo vệ thiết bị cao áp không bị ăn mòn, một lượng không khí được thêm vàothông qua bộ điều khiển lưu lượng FV-1002 vào cửa hút Lượng oxi thêm vào chiếm0.25% thể tích của lượng CO2 nạp liệu

Máy nén ly tâm bao gồm có 4 cấp trung gian và được chia làm 2 vùng nén thấp ápvà cao áp Sau mỗi cấp đều được trang bị một thiết bị làm mát và một thiết bị tách vớimục đích là để làm nguội và tách lỏng trong dòng khí Nhiệt độ tại cửa hút của cấp nénthứ 4 được khống chế để tránh hiện tượng hóa rắn của CO2 Phần nước ngưng trongcác bình tách trung gian được đưa về hệ thống thải lỏng Lưu lượng thải lỏng đượckhống chế bằng các van điều khiển mức

Trang 39

Dòng khí CO2 sau khi đi qua thiết bị tách lỏng V-1017, vào đến cửa hút của máynén có áp suất khoảng 0.12barg, được nén đến khoảng 4.6 barg trong cấp nén đầu tiên,đến khoảng 18.9 barg trong cấp nén thứ hai, đến 69.9 barg trong cấp nén thứ ba và saucấp nén cuối cùng áp suất lên đến 157 barg.

Hai van FV-1001, 1013 được sử dụng như là 2 đường tuần hoàn khi chạy máy,đồng thời chúng cũng được sử dụng để tránh cho máy nén không bị quá tải (surge) khicông nghệ giao động Trong trường hợp máy nén lọt vào vùng surge, 2 van này sẽ tựđộng mở để tuần hoàn một phần CO2 từ cửa ra cửa cấp nén 2 về lại cửa hút cấp nén 1và cửa ra của cấp nén 4 về lại cửa hút cấp nén 3 Ngoài ra tại đầu ra của mỗi vùng nénngười ta còn trang bị các van xả HV-1001, PV-1017 để xả khí khi máy nén dừng.Turbin 20-STK-1001 chạy bằng hơi nước được sử dụng làm động cơ dẫn động chomáy nén CO2 Lượng hơi nước này được cung cấp bởi mạng hơi của nhà máy Dònghơi trung áp quá nhiệt có áp suất 23.5 barg được rút ra từ turbine được sử dụng làm tácnhân cấp nhiệt cho thiết bị phân giải cao áp E-1001 Lượng hơi còn lạị sau khi đi quacác tầng cánh turbin sẽ đi vào thiết bị ngưng tụ hơi nước E-1022 sử dụng nước sông cónhiệt độ thấp làm môi chất tải nhiệt ngưng tụ Hệ thống ngưng tụ này hoạt động ở ápsuất chân không khoảng -0.85 barg Lượng nước ngưng tụ tại 20-E-1022 được bơm20-P-1018A/B bơm về xưởng Phụ trợ để tái sử dụng

Bảng 2.2 Sự thay đổi các thông số vận hành máy nén CO 2

(*)

Ảnh hưởng

Xử lý

Nhiệt độ đầu vào

cấp nén thứ 4

Giảm

Nếu nhiệt độ vào cấp nén thứ 4 hạ dưới

32oC, có thể tạo thành pha CO2 lỏng độc lập, có thể làm hư hỏng nghiêm trọng bên trong máy nén

Tăng Lưu lượng thể tích tăng, hiệu suất nén

giảm (*) Trong cả hai trường hợp, phục hồi nhiệt

độ bình thường bằng cách điều chỉnh van

Trang 40

điều nhiệt TV-1008 trên đường nước làmmát đi ra của thiết bị làm mát trung gian thứ 3.

Áp suất ra cấp nén

(*) Kiểm tra áp suất phản ứng(*) Kiểm tra lưu lượng CO2 tới tháp tổng

hợp và độ mở của van xả

Tăng

Đường nạp liệu CO2 vào tháp tổng hợp có thể bị tắc (trong trường hợp này lưu lượng CO2 vào tháp tổng hợp giảm và van xả tự động mở)

(*) Rửa đường nạp liệu CO2

Lưu lượng CO2 vào

tháp tổng hợp

Giảm Tỉ lệ NH3/CO2 trong tháp tổng hợp tăngTăng Tỉ lệ NH3/CO2 trong tháp tổng hợp giảm(*)

Trong cả hai trường hợp, điều khiển lưu lượng CO2 ở giá trị thiết kế hoặc điều chỉnh lưu lượng NH3 vào tháp tổng hợp

Lưu lượng không

khí thụ động

Giảm Có thể xảy ra ăn mòn trong thiết bị

(*)

Tăng lưu lượng không khí thụ động (có thể kiểm tra định kỳ bằng cách phân tích hàm lượng O2 trong dòng CO2

Tăng Khí xả từ tháp rửa khí trơ trung áp

T-1003 tăng và có thể đạt đến vùng nổ

(*)

Giảm lưu lượng khí thụ động tới giá trị thiết kế Cuối cùng ngừng đưa nước hấp thụ vào tháp rửa khí trơ trung áp theo cách này, khí xả vượt khỏi vùng cháy nổ

- Sự cố đối với máy nén CO2

Khi áp suất ra tăng bất thường, điều này có thể do tắc đường nạp liệu CO2 Nếutrong cùng thời điểm, áp suất cụm tổng hợp cao áp tăng, nguyên nhân có thể do tỉ lệNH3/CO2 và H2O/CO2 không chính xác Nó cũng có thể do tắc van điều khiển dòng ra

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	2,15 MB