Luận văn công nghệ hóa học Nghiên cứu thiết kế phân xưởng sản xuất Amoniac từ khí khô với năng suất 450000 tấnnăm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Nguyên cứu thiết kế phân xưởng sản xuất Amoniac từ khí khô với năng suất 450000 tấn/năm Giảng viên hướng dẫn: ThS. PHẠM HOÀNG ÁI LỆ Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN THỊNH MSSV: 10034341 Lớp: DHHD6B Khoá: 2010-2014 ii Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014 iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Nguyên cứu thiết kế phân xưởng sản xuất Amoniac từ khí khô với năng suất 450000 tấn/năm Giảng viên hướng dẫn: ThS. PHẠM HOÀNG ÁI LỆ Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN THỊNH MSSV: 10034341 Lớp: DHHD6B Khoá: 2010 - 2014 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014 i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Họ và tên sinh viên: PHAN VĂN THỊNH MSSV: 10034341 Chuyên ngành: Công nghệ Hóa Dầu Lớp: DHDH6B 1. Tên đề tài khóa luận/đồ án: Nguyên cứu thiết kế phân xưởng sản xuất Amonac từ khí khô với năng suất 450000 tấn/năm 2. Nhiệm vụ: - Tìm hiểu tổng quan quá trình sản xuất NH 3 - Lựa chọn dây chuyền công nghệ - Mô phỏng dây chuyền công nghệ bằng phần mềm Hysys - Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng bằng phương pháp thường - Tính toán cân bằng vật chất, năng lượng trên Hysys - Thiết kế xây dựng , tính an toàn lao động 3. Ngày giao khóa luận/đồ án: 4. Ngày hoàn thành khóa luận/đồ án: 6/2014 5. Họ tên giáo viên hướng dẫn: ThS. Phạm Hoàng Ái Lệ Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn chuyên ngành TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC // CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do - Hạnh phúc // ii LỜI MỞ ĐẦU Amoniac là sản phẩm của ngành công nghệ hoá học, có tầm quan trọng lớn đối với sự phát triển của ngành kinh tế quốc dân, đáp ứng được nhu cầu sử dụng của từng quốc gia trong công nghiệp tổng hợp phân bón dùng cho nông nghiệp, và các hướng tổng hợp hữu cơ khác, trong công nghiệp quốc phòng, công nghiệp dân dụng. Vì vậy mà sản phẩm amoniac đã có mặt trên thế giới rất sớm, và ngày càng được phát triển với các công nghệ tổng hợp của các hãng trên thế giới nhằm tổng hợp amoniac từ các nguồn nguyên liệu khác nhau tuỳ theo đặc điểm của từng quốc gia về nguồn nguyên liệu. Trong những năm qua ở Việt nam đã sử dụng sản phẩm NH 3 với một lượng không nhỏ cho các ngành như nông nghiệp, quốc phòng, làm chất tải lạnh. Vì vậy việc phát triển lựa chọn công nghệ sản xuất NH 3 đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển chung của ngành công nghiệp hoá học. Với lợi thế nguồn nguyên liệu khí tự nhiên dồi dào việc phát triển công nghệ sản xuất NH 3 từ khí tự nhiên là hướng đi đúng đắn, nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có. Amoniac có nhiều ứng dụng trong thực tế như vậy cho nên đề tài “ Thiết kế phân xưởng sản xuất NH 3 từ khí tự nhiên” có ý nghĩa thực tế sâu sắc. Mục đích của đề tài là sử dụng nguồn nguyên liệu khí tự nhiên sẵn có ở nước ta một cách có hiệu quả để sản xuất ra Amoniac làm chất hoá học trung gian phục vụ quá trình tổng hợp ra các sản phẩm có ích đáp ứng nhu cầu cho nền kinh tế quốc dân. iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi họ và tên) iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 Giáo viên phản biện (Ký ghi họ và tên) v MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH ix Hình 1.1. Sơ đồ khối mô tả phương pháp khí hoá than ở nhiệt độ cao. Error: Reference source not found ix Hình 1.2. Sơ đồ khối mô tả phương pháp làm lạnh thâm độ tổng hợp NH3. Error: Reference source not found ix Hình 1.3. Sơ đồ khối tổng hợp NH3 đi từ nguyên liệu thể lỏng hoặc thể khí Error: Reference source not found ix Hình 1.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng hợp amoniac của KELLOGG 13 ix Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ KBR Purifier 14 ix Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ Krupp Uhde 16 ix Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ Haldor Topsoe 18 ix Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ của quá trình khử lưu huỳnh Error: Reference source not found ix Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ của quá trình reforming Error: Reference source not found ix Hình 1.10. Sơ đồ công nghệ tổng quát của quá trình chuyển hóa CO Error: Reference source not found ix Hình 1.11. Sơ đồ công nghệ của quá trình tách CO2 bằng dung dịch MDEA Error: Reference source not found ix Hình 1.12. Sơ đồ công nghệ tổng quát của quá trình methane hóa Error: Reference source not found ix Hình 1.13. Tháp tổng hợp Amoniac 32 ix Hình 3.1. Giao diện phần mềm mô phỏng Hysys. Error: Reference source not found ix Hình 3.2. Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng phân xưởng Amoniac Error: Reference source not found ix Hình 3.3. Thiết lập hệ cấu tử cho mô hình mô phỏng Error: Reference source not found ix Hình 3.4. Thiết lập hệ nhiệt động SRK-Twu (mặc định) cho mô hình mô phỏng Error: Reference source not found x Hình 3.5. Mô hình mô phỏng quá trình khử lưu huỳnh Error: Reference source not found x Hình 3.6. Mô hình mô phỏng thiết bị reforming sơ cấp và thứ cấp Error: Reference source not found x Hình 3.7. Mô hình mô phỏng quá trình chuyển hóa CO Error: Reference source not found x Hình 3.8. Mô hình mô phỏng quá trình tách CO2 bằng dung dịch MDEA Error: Reference source not found x Hình 3.9. Mô hình mô phỏng quá trình methane hóa và nén khí tổng hợp Error: Reference source not found x vi Hình 3.10. Mô hình mô phỏng quá trình tổng hợp Amoniac và tách thu sản phẩm Error: Reference source not found x Hình 3.11. Mô hình mô phỏng hoàn chỉnh phân xưởng Amoniac Error: Reference source not found x DANH MỤC BẢNG BIỂU xi Bảng 4.1. Các hạng mục công trình của phân xưởng Error: Reference source not found xiv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. TỔNG QUAN AMONIAC 1 1.1.1. CẤU TẠO PHÂN TỬ NH3 1 1.1.2. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA NH3 1 1.1.3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA AMONIAC 3 1.1.4. ỨNG DỤNG AMONIAC 5 1.1.5. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT AMONIAC 6 1.2. CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 9 1.2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 9 1.2.2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 10 1.2.3. CÔNG NGHỆ CỦA MỘT SỐ HÃNG TRÊN THẾ GIỚI 11 1.3. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 19 1.3.1. NGUYÊN LIỆU 19 1.3.2. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 19 1.3.3. CÁC QUÁ TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN HALDOL TOPSOE 19 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THÔNG THƯỜNG 34 1.1. CÂN BẰNG VẬT CHẤT 34 1.1.1. CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP 34 35 1.1.2. CHUYỂN HÓA CO TỪ KHÍ TỔNG HỢP VÀ TINH CHẾ KHÍ 43 1.1.3. TỔNG HỢP NH3 48 1.1.4. HIỆU CHỈNH THEO NĂNG SUẤT THIẾT KẾ 51 2.2. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 54 2.2.1. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP 55 2.2.2. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VÀ TINH CHẾ KHÍ TỔNG HỢP 62 2.2.3. CÂN BẰNG NHIỆT Ở HỆ THỐNG TỔNG HỢP NH3 70 2.2.4. HIỆU CHỈNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG THEO NĂNG SUẤT 73 2.3. TÍNH TOÁN THÁP TỔNG HỢP 76 2.3.1. CHIỀU DÀY THÂN THÁP TỔNG HỢP 76 2.3.2. TÍNH CHIỀU CAO CỦA THÁP TỔNG HỢP 79 79 82 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG BẰNG HYSYS 84 3.1. TỔNG QUAN PHẦN MỀM 84 vii 3.1.1. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 84 3.1.2. PHẦN MỀM HYSYS 85 3.1.3. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG AMONIAC 86 3.2. MÔ PHỎNG HOÀN CHỈNH PHÂN XƯỞNG AMONIAC 91 3.2.1. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH KHỬ LƯU HUỲNH 92 3.2.2. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH REFORMING SƠ CẤP VÀ THỨ CẤP 92 3.2.3. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CO 94 3.2.4. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TÁCH CO2 BẰNG DUNG DỊCH MDEA 94 3.2.5. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH METHANE HÓA VÀ NÉN KHÍ TỔNG HỢP 95 3.2.6. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP AMONIAC VÀ TÁCH THU SẢN PHẨM 96 3.2.7. MÔ PHỎNG HOÀN CHỈNH TOÀN PHÂN XƯỞNG AMONIAC 97 3.3. ĐÁNH GIÁ, SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VỚI TÍNH TOÁN THÔNG THƯỜNG 98 3.3.1. QUÁ TRÌNH REFORMING SƠ CẤP VÀ THỨ CẤP 98 3.3.2. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CO 99 3.3.3. QUÁ TRÌNH TÁCH CO2 BẰNG DUNG DỊCH MDEA 100 3.3.4. QUÁ TRÌNH METHANE HÓA VÀ NÉN KHÍ TỔNG HỢP 101 3.3.5. QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP AMONIAC VÀ TÁCH THU SẢN PHẨM 102 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ XÂY DỰNG 104 4.1. CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 104 4.1.1. CÁC YÊU CẦU CHUNG 104 4.1.2. CÁC YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT XÂY DỰNG 104 4.1.3. CÁC YÊU CẦU VỀ MÔI TRƯỜNG VỆ SINH CÔNG NGHIỆP 105 4.1.4. YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY 105 4.2. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ TỔNG QUAN MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 106 4.2.1. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 106 4.2.2. CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 108 4.2.3. MẶT BẰNG NHÀ MÁY 109 CHƯƠNG 5: AN TOÀN, VỆ SINH LAO DỘNG 112 5.1. AN TOÀN LAO ĐỘNG 112 5.1.1. MỤC ĐÍCH 112 5.1.2. Ý NGHĨA 112 5.1.3. CÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN LAO DỘNG 112 5.2. CÔNG TÁC VỆ SINH LAO ĐỘNG 114 5.2.1. VỆ SINH ĐỐI VỚI MẶT BẰNG NHÀ MÁY 114 5.2.2. HỆ THỐNG THÔNG GIÓ 115 5.2.3. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 115 5.2.4. HỆ THỐNG VỆ SINH CÁ NHÂN 115 KẾT LUẬN 116 KIẾN NGHỊ 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 [...]... naphtha Công nghệ sử dụng quá trình reforming hơi nước truyền thống để sản xuất khí tổng hợp, trong khi quá trình tổng hợp Amoniac liên tục với vòng tổng hợp Amoniac Điều này cho phép thiết kế phân xưởng Amoniac có công suất rất lớn từ 4.000 đến 5.000 tấn/ngày Phân xưởng Amoniac đầu tiên xây dựng trên công nghệ này là SAFCO IV ở Arập-Xê-Út và đã đi vào hoạt động từ năm 2006 Sơ đồ công nghệ tổng quát của công. .. người tốt hơn + Khả năng xảy ra sự cố thấp hơn các phương pháp trước + Đặc điểm của phương pháp này là sử dụng xúc tác có hoạt tính cao để nâng cao hiệu suất phản ứng, tăng năng suất, giảm áp suất làm việc + Được thiết kế linh hoạt có khả năng thay đổi thiết bị phụ, tự động điều khiển đến từng thiết bị 1.2.3.3 Công nghệ Krupp Uhde Công nghệ Krupp Uhde là công nghệ sản xuất Amoniac từ khí thiên nhiên,... Lan đỏ…, với trữ lượng tương đối lớn, ngoài ra nguồn khí đồng hành cũng cung cấp một khối lượng khí không nhỏ 1.2 CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 1.2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC Sản phẩm amoniac đã xuất hiện rất sớm từ đầu thế kỷ 18 Khi đó người ta tổng hợp amoniac ở áp suất cao và nhiệt độ cao, tới năm 1821 người ta cố gắng tổng hợp amoniac có sự trợ giúp của xúc tác nhưng không đạt... ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp hơn các phương pháp cũ Công nghệ này sử dụng xúc tác hoạt tính cao, đưa vai trò xúc tác làm nền tảng cho công nghệ tổng hợp NH 3 Ngày nay dây chuyền sản xuất NH3 hiện đại có thể đạt được năng suất từ 1200 ÷ 1500 tấn/ngày đêm Ở nước ta hiện nay có nhà máy phân đạm Hà Bắc sản xuất NH 3 từ than nhưng công nghệ lạc hậu và hiệu quả không cao Năm 2004 với dự án nhà máy khí. .. TỔNG HỢP AMONIAC CỦA HALDO Tổng hợp amoniac Sản phẩm NH3 Khí thải Không khí Khí tự nhiên Tách lưu huỳnh nước Hơi TOPSOE 19 1.3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 1.3.1 NGUYÊN LIỆU Việc sử dụng nguyên liệu là yếu tố rất quan trọng liên quan đến dây chuyền công nghệ và giá thành sản phẩm tạo thành Lựa chọn nguyên liệu phù hợp với điều kiện từng quốc gia để tổng hợp NH 3 sẽ ảnh hưởng tới công nghệ lựa... chứa Amoniac 19 - Thiết bị thu hồi Amoniac 13 Amoniac Cacbon dioxyt Hình 1.4 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGH Hơi nước Không khí Khí tự nhiên 1.2.3.2 Công nghệ KBR Purifier Ệ TỔNG HỢP AMONIAC CỦA KELLOGG 14 Đặc điểm quan trọng của công nghệ KBR Purifier là quá trình reforming sơ cấp ôn hòa, quá trình reforming thứ cấp với không khí dư, quá trình tinh chế lạnh của khí tổng hợp và quá trình tổng hợp Amoniac. .. Trong thiết bị reforming thứ cấp, không khí được đưa vào khí tổng hợp qua hệ thống vòi phun đặc biệt, cho phép phối trộn tốt hỗn hợp không khí với khí tổng hợp Quá trình sản xuất hơi nước áp suất cao và hơi nước quá nhiệt tiếp theo đảm bảo tận dụng tối đa nhiệt năng để đạt hiệu quả năng lượng tối ưu Khí CO được chuyển hóa thành CO2 trong các thiết bị chuyển hóa nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp với tác... hoạt động với công suất 1200 tấn/ngày đã sử dụng phần nào nguồn nguyên liệu sẵn có, đáp ứng nhu cầu sử dụng NH 3 cho tổng hợp phân đạm và các ngành công nghiệp hoá học khác Các công nghệ sản xuất amoniac tuỳ thuộc vào từng hãng thiết kế khác nhau mà có những ưu việt khác nhau, và chúng có những điểm chung trong dây truyền công nghệ, dựa vào áp suất người ta chia ra 3 phương pháp tổng hợp amoniac khác... nguyên liệu khí tự nhiên phù hợp với điều kiện nước ta có nhiều mỏ khí tận dụng được nguồn nguyên liệu khác, giảm vốn đầu tư và các chi phí khác tạo thành sản phẩm có giá vừa phải, tỷ lệ H 2 của khí tự nhiên lớn hơn so với các nguyên liệu khác 1.3.2 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT Dây chuyền công nghệ tổng hợp NH3 từ khí tự nhiên có ba sự lựa chọn, theo công nghệ áp suất cao, áp suất trung, và áp suất thấp, với sự... khoa học kỹ thuật công nghệ tổng hợp NH3 ngày càng được hoàn thiện với những ưu khuyết điểm đã nêu trong chương 2, em lựa chọn công nghệ sản xuất đơn giản, giá thành không cao, lại tận dụng triệt để năng lượng tạo cho giá sản phẩm tạo thành không lớn chính vì vậy đồ án này em lựa chọn công nghệ áp suất thấp của hãng Haldol Topsoc Đây cũng chính là dây chuyền công nghệ đã được ứng dụng tại nhà máy khí . LỆ Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN THỊNH MSSV: 10034341 Lớp: DHHD6B Khoá: 2010 - 2014 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014 i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Họ và tên sinh viên: PHAN VĂN THỊNH MSSV: 10034341 Chuyên. với năng suất 450000 tấn/năm Giảng viên hướng dẫn: ThS. PHẠM HOÀNG ÁI LỆ Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN THỊNH MSSV: 10034341 Lớp: DHHD6B Khoá: 2010-2014 ii Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014 iii TRƯỜNG