báo cáo thực tập tại công ty phân đạm hà bắc xưởng ure 1

Với lịch sử hình thành vàphát triển lâu dài của mình, công ty TNHH một thành viên Phân Đạm và Hóa Chất HàBắc chắc chắn sẽ duy trì và tìm được chỗ đứng trên thị trường quốc tế cũng như th

LỜI CẢM ƠN

Trong hội nhập kinh tế quốc tế và điều kiện nền kinh tế hiện nay,việc duy trì và khẳngđịnh thương hiệu nhiều doanh nghiệp là không hề đơn giản Với lịch sử hình thành vàphát triển lâu dài của mình, công ty TNHH một thành viên Phân Đạm và Hóa Chất HàBắc chắc chắn sẽ duy trì và tìm được chỗ đứng trên thị trường quốc tế cũng như thịtrường trong nước, việc này sẽ thực hiện nhờ sự đoàn kết và quan tâm của cán bộ côngnhân viên trong công ty

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo công ty Phân Đạm và Hóa Chất

Hà Bắc và trực tiếp là xưởng Urê 1 đã giúp đỡ em hoàn thành tốt các nhiệm vụ trong thời

gian thực tập cũng như bản báo cáo tổng hợp, và đặc biệt là thầy giáo Hoàng Ngũ Phúc

đã có nhiều đóng góp ý kiến để em hoàn thành bản báo cáo này

Trong bản báo cáo này em đã trình bày những hiểu biết của mình về công ty PhânĐạm và Hóa Chất Hà Bắc và xưởng Urê 1 Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thựctập có hạn nên bản báo cáo còn nhiều thiếu xót Em kính mong ban lãnh đạo công ty, cácanh chị kĩ thuật viên cùng các thầy, cô giáo tạo điều kiện giúp đỡ em, để em hoàn thànhbản báo cáo của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia có dân số đông, nguồn lao động dồi dào, trong nguồn laođộng đó chiếm khoảng 80% dân số làm ngành sản xuất nông nghiệp, trong đó sản xuấtlương thực, thực phẩm là ngành đóng vai trò quan trọng hơn cả

Đối với ngành nông nghiệp Việt Nam phân bón luôn nằm trong số các mặt hàng quantrọng trong sản xuất, góp phần đảm bảo an ninh lương thực ổn định nền kinh tế.Hiện naynước ta đang trong tình trạng thiếu phân bón và phải nhập khẩu.Cho nên các công ty sảnxuất phân bón dần dần được xây dựng và đưa vào hoạt động để đáp ứng nhu cầu của nềnnông nghiệp.Các công ty ra đời đòi hỏi nguồn nhân lực rất lớn Trường Đại Học CôngNghiệp Việt Trì đã không ngừng phấn đấu đào tạo nên đội ngũ học sinh, sinh viên cókiến thức chuyên sâu Để thực hiện mục tiêu học đi đôi với hành nhà trường đã liên hệtạo điều kiện cho chúng em thực tập tại Công Ty TNHH một thành viên Phân Đạm HóaChất Hà Bắc Trải qua hơn 50 năm hoạt động công ty Phân Đạm và Hóa Chất Hà Bắckhông ngừng cải tiến và nâng cấp dây chuyền để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.Trong những năm 80 sản lượng chỉ đạt 9980 tấn/ năm, thời gian gần đây đạt gần 20000tấn/ năm đáp ứng nhu cầu của nên nông nghiệp

Sau thời gian thực tập tại xưởng Urê 1 – Công Ty TNHH một thành viên Phân Đạm

và Hóa Chất Hà Bắc, được sự giúp đỡ của các anh chị kĩ thuật viên, các cán bộ công nhânviên chúng em đã được củng cố thêm lí thuyết đã học, tiếp thu được những kiến thứcthực tế, học tập được tác phong công nghiệp và nhiều

Em xin chân thành cảm ơn quý công ty và các thầy cô đã tạo điều kiện cho emđược thực tập tại xưởng Urê 1 – Công Ty TNHH một thành viên Phân Đạm vàHóa Chất Hà Bắc và cán bộ công nhân viên trong công ty đã tận tình hướng dẫngiúp đỡ em trong quá trình thực tập.Trong bản báo cáo này em còn nhiều thiếu sót,

em mong thầy cô và quý công ty góp ý để em hoàn thành tốt báo cáo

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN Error: Reference source not found

LỜI NÓI ĐẦU 2PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY Error: Reference source not found

I LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY Error: Referencesource not found

II.CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ CỦA CÁC ĐƠN VỊ SẢN XUẤT Error: Referencesource not found

1 Xưởng than: Error: Reference source not found

2 Xưởng nước: Error: Reference source not found

3 Xưởng nhiệt: Error: Reference source not found

4 Xưởng tạo khí Error: Reference source not found

5 Xưởng tổng hợp Amoniac (NH3) Error: Reference source not found

6 Xưởng Urê 1 Error: Reference source not found

7 Xưởng điện: Error: Reference source not found

8 Xưởng sửa chữa: Error: Reference source not found

9 Xưởng đo lường – tự động hóa: Error: Reference source not foundPHẦN II: LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT URÊ………

…… Error: Reference source notfound

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỔNG HỢP URÊ Error: Reference source not found

1 Cơ sở của quá trình tổng hợp Urê: Error: Reference source not found

II NGUYÊN LIỆU DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT URÊ Error: Reference source not found

1 Amoniac Error: Reference source not found

2 Nguyên liệu CO2 Error: Reference source not found

3 Sơ đồ khối Error: Reference source not foundIII THUYẾT MINH LƯU TRÌNH Error: Reference source not found

II LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ Error: Reference source not found III CƠ SỞ QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP URÊ Error: Reference source not found

IV CÁC ĐIỀU KIỆN TỔNG HỢP URÊ TRONG CÔNG TY Error: Reference source not found

V CƠ SỞ LÝ HÓA CỦA QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC Error: Reference source not found

VI CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TRONG XƯỞNG URÊ 1 Error: Reference source not found

1 Tháp tổng hợp urê 708 ……… ……22

2 Thiết bị phân giải đoạn I- 710B Error: Reference source not found 3 Thiết bị phân giải đoạn I- 713 26

4 Thiết bị phân giải đoạn II- 713 28

5 Thiết bị cô đặc đoạn I- 731A: Error: Reference source not found 6 Bơm sử dụng 31

7 Các thiết bị đo lườn 36

8 Hệ thống các quạt 37

9 Hệ thống các kho chứa, thùng chứa, bể chứa, đường ống 38

10 Hệ thống các van 38

VII CHỈ TIÊU CÔNG NGHỆ: Error: Reference source not found 1 Áp suất: Error: Reference source not found 2 Nhiệt độ: Error: Reference source not found 3 Thành phần: Error: Reference source not found PHẦN IV:MỘT SỐ SỰ CỐ THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH XỬ LÝ………

…

Error: Reference source not found

I CƯƠNG VỊ NÉN CO2 Error: Reference source not found

1 Áp suất cửa vào đoạn 1 thấp Error: Reference source not found

2 Đầu tiên cửa vào đoạn 1 cao, sau đo giảm còn áp suất cửa ra cao Nhiệt độ hạ thấp, xi lanh va đập Error: Reference source not found

3 Áp cửa vào không thau đổi, cửa ra giảm Error: Reference source not found

4 Bộ tra dầu cao áp cấp không đủ Error: Reference source not found

5 Áp lực dầu tuần hoàn giảm Error: Reference source not found

7 Xi lanh nóng: Error: Reference source not found

8 Xi lanh có tiếng kêu Error: Reference source not found

9 Nước làm lạnh có dẫn khí Error: Reference source not found

10 Supap có tiến kêu khác thường, áp suất giảm, nhiệt độ tăng Error: Referencesource not found

II CƯƠNG VỊ TUẦN HOÀN 44

1 PIC722 vượt áp 44

2 PIC722 quá thấp Error: Reference source not found

3 PIC737 vượt áp Error: Reference source not found

4 PIC737 quá thấp Error: Reference source not found

5 Tháp phân giải đoạn 2 vượt áp Error: Reference source not found

6 PIC745 vượt áp Error: Reference source not found

7 Hệ thống tháp hấp thụ đoạn 1 tắc cục bộ: Error: Reference source not found

8 Tuyến ống pha khí đoạn 2 tắc cục bộ Error: Reference source not found

9 LIC723 đột nhiên tăng cao Error: Reference source not found

10 LIC723 đột nhiên giảm thấp Error: Reference source not found

11 Thùng 725 vượt áp Error: Reference source not found

12 Chế độ trách nhiệm an toàn: Error: Reference source not found

13 Những điểm cần chú ý trong sản xuất: Error: Reference source not found

14 Chế độ giao nhận ca ……… …… … 49

PHẦN I:

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY

I LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY

- Nhà máy Phân đạm Hà Bắc (Công ty TNHH một thành viên Phân Đạm và HóaChất Hà Bắc hiện nay) được Nhà nước Việt Nam phê chuẩn thiết kế xây dựng ngày20/07/1959

- Quý I năm 1960, bắt đầu khởi công xây dựng Nhà máy Phân Đạm Hà Bắc Ngày18/02/1961 đổ mẻ bê tông đầu tiên xây dựng công trình.Trong đó quá trình xây dựng,ngày 03/01/1963, Thủ tướng Chính Phủ lúc bấy giờ là đồng chí Phạm Văn Đồng đã vềthăm công trình xây dựng

- Nhà máy Phân Đạm Hà Bắc được Nhà nước Trung Quốc giúp xây dựng bằng sựviện trợ không hoàn lại Toàn bộ máy móc thiết bị đều được chế tạo từ Trung Quốc vàđược đưa sang phía Việt Nam

- Theo thiết kế ban đầu Nhà máy bao gồm ba khu vực chính:

+ Ngày 03/02/1965 khánh thành xưởng Nhiệt điện

+ Ngày 19/05/1965 phân xưởng Tạo khí đốt thử than thành công

+ Ngày 01/06/1965 xưởng Cơ khí đi vào sản xuất

Dự định ngày 02/09/1965 khánh thành Nhà máy chuẩn bị đưa vào sản xuất, xong dochiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ, ngày 20/08/1965, Chính phủ đã quyết định ngừngsản xuất, chuyển xưởng Nhiệt điện thành Nhà máy Nhiệt điện (trực thuộc Sở Điện lực HàBắc) kiên cường bám trụ sản xuất điện Chuyển xưởng Cơ khí thành Nhà máy Cơ khí sơtán về Yên Thế tiếp tục sản xuất phục vụ kinh tế và quốc phòng Thiết bị xưởng Hóađược tháo dỡ và sơ tán sang Trung Quốc

Ngày 01/03/1973 Thủ tướng Chính phủ quyết định khởi công phục hồi nhà máy,trướcđây sản xuất Nitrat Amon (NH4NO3) nay chuyển sang sản xuất Urê (NH2)2CO có chứa46,6% Nitơ với công suất từ 6 – 6,5 vạn tấn NH3/ năm; 10 – 11 vạn tấn Urê/ năm.

Ngày 01/05/1975 Chính phủ quyết định hợp nhất Nhà máy Nhiệt điện, Nhà máy Cơkhí, Xưởng Hóa thành Nhà máy Phân đạm Hà Bắc trực thuộc Tổng cục Hóa chất

Tháng 06/1975 việc xây dựng và lắp máy cơ bản hoàn thành; đã tiến hành thử máyđơn động, liên động và thử máy hóa công

Ngày 28/11/1975: Sản xuất thành công NH3 lỏng

Ngày 12/12/1975: Sản xuất bao đạm đầu tiên

Ngày 30/10/1977: Đồng chí Đỗ Mười, Phó Thủ tướng Chính Phủ cắt băng khánhthành Nhà máy Phân Đạm Hà Bắc

Năm 1977: Chuyên gia Trung Quốc về nước và ta tự chạy máy

Trong những năm từ 1977 đến 1990 sản lượng Urê thấp, sản lượng thấp nhất là năm1981: 9.890 tấn Urê/năm

Tháng 10/1988, Nhà máy được đổi tên thành Xí nghiệp liên hiệp Phân đạm và HóaChất Hà Bắc theo quyết định số 445/HB – TCCB TLĐT ngày 07/10/1988 của Tổng cụcHóa chất với phương thức hạch toán kinh doanh XHCN theo cơ chế sản xuất hàng hóa

Từ 1991 đến nay, cùng với việc tăng cường quản lý, XN đã nối lại quan hệ với TrungQuốc, cải tạo thiết bị công nghệ, sản lượng Urê tăng lên rõ rệt

Từ năm 1993 đến nay sản lượng Urê liên tục vượt công suất thiết kế ban đầu Năm

1996 Nhà máy mở rộng Nhà máy phân đạm công suất 278400 tấn/ năm được phê duyệtnăm 1997 BQLDA được thành lập và chính thức đi vào hoạt động

Sản lượng Urê qua các năm:

STT NĂM SẢN LƯỢNG URÊ (TẤN)

số 73/CNNG – TCT Công ty trực thuộc Tổng Công ty Phân bón và Hóa chất cơ bản (nay

là Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam) về mặt sản xuất – kinh doanh trực thuộc Bộ CôngNghiệp nặng (nay là Bộ Công Nghiệp) về quản lí Nhà nước

Trong quá trình phát triển của Công ty, cơ cấu tổ chức quản lí luôn được điều chỉnhphù hợp với yêu cầu của tổ chức sản xuất theo từng giai đoạn phát triển chung của đấtnước Hiện nay mô hình của công ty được tổ chức theo mô hình trực tuyến chức năng vớicấp quản lí cao nhất là Giám đốc, giúp việc cho Giám đốc là các Phó Giám đốc Các phógiám đốc có nhiệm vụ giúp việc cho Giám đốc điều hành hoạt động sản xuất – kinhdoanh trên các lĩnh vực do Giám đốc phân công và thay thế điều hành hoạt động củaCông ty khi Giám đốc đi vắng hoặc khi Giám đốc yêu cầu Các phòng ban tham mưu vàcác nhà máy, xưởng, phân xưởng trực thuộc Công ty thuộc cùng cấp quản lý Dưới nhàmáy, xưởng có khối phòng ban nghiệp vụ và các phân xưởng trực thuộc cùng cấp quảnlý.Mô hình trực tuyến – chức năng mang nội dung là các đơn vị tham mưu không trựctiếp điều khiển các đơn vị sản xuất mà chỉ làm nhiệm vụ tham mưu Giam đốc ra cácquyết định điều hành, quản lý Nói tóm lại,các đơn vị cấp dưới chỉ nhận lệnh từ một kênhduy nhất là Giám đốc

II.CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ CỦA CÁC ĐƠN VỊ SẢN XUẤT.

8 Xưởng sửa chữa:

Là đơn vị phụ trợ có nhiệm vụ sửa chữa, kích cầu, tháo và lắp đặt các thiết bị cơkhí, thực hiện gia công phụ tùng một số thiết bị cơ khí Xưởng được đặt dưới sự chỉ đạocủa Phó Giám đốc sản xuất

9 Xưởng đo lường – tự động hóa:

Là đơn vị sản xuất phụ trợ có nhiệm vụ quản lý và sửa chữa toàn bộ các thiết bị đo

nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, dịch điện, nồng độ dùng trong quá trình khống chế sản xuất,

chế tạo và kiểm định một số thiết bị đo

Ngoài ra còn có các thiết bị sản xuất ngoài dây chuyền,có sản xuất và kinh doanh độc lậpmột số sản phẩm khác

PHẦN II:

LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT URÊ

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỔNG HỢP URÊ

1 Cơ sở của quá trình tổng hợp Urê:

Điều chế urê bằng cách cho phản ứng hóa học giữa NH3 và CO2 phương trình tổngquát sau

2NH3 + CO2 = (NH2)2CO + H2O + QPhản ứng trên diễn ra qua hai giai đoạn

Đầu tiên tạo thành cacbamat Amon

2NH3 + CO2 = NH4COONH2 - QSau đó H2O tách ra và thu được urê:

NH4COONH2 = (NH2)2CO + H2O – Q

Phản ứng xảy ra chủ yếu trong pha lỏng vì khối lượng các chất ban đầu càng lớnthì áp suất trong tháp càng tăng và càng giảm khối lượng cacbamat amon có thể phân giảithành NH3 và CO2, đồng thời tăng tốc độ chuyển hóa cacbamat amon thành urê

Theo phương pháp này có rất nhiều công nghệ sản xuất khác nhau:

+ Chu trình sản xuất không tuần hoàn NH3

+ Chu trình sản xuất bán tuần hoàn NH3

lỏng (trong công nghệ tuần hoàn lỏng toàn bộ có công nghệ Stripping CO2 vì công nghệnày tỏ ra ưu việt hơn bởi lưu trình đơn giản, thiết bị chắc chắn đáng tin cậy, định mứctiêu hao có thể giảm đến mức tối ưu nên xu hướng hiện nay các nước hay dùng)

II NGUYÊN LIỆU DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT URÊ

1 Amoniac.

Amoniac có điểm đặc biệt gọi là điểm ba ứng, với cân bằng của các pha rắn – lỏng –khí ở nhiệt độ 195,2 K và áp suất 445,58 mmHg Amoniac có ẩn nhiệt chảy lỏng là 1352Kcal/mol và ẩn nhiệt hóa hơi từ NH3 lỏng là 5997 cal/mol

Vì vậy muốn có NH3 lỏng phải nén khí NH3 tới áp suất cần thiết tùy theo nhiệt độ nén

để chuyển toàn bộ khối NH3 phục vụ cho tổng hợp ure về trạng thái lỏng

Về thành phần khó nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3, dòng khí đa vào tháp baogồm: khí nguyên liệu từ công đoạn chế tạo khí nguyên liệu đưa sang tỉ lệ H2/N2 khoảng 3– 3,5 và 0,5% khí trơ (CH4, Ar).Sản phẩm của quá trình tổng hợp sau khi đã tách phầnlớn NH3 (bao gồm H2/N2, NH3 và khí trơ) gọi chung là khí tuần hoàn

Do đó, yêu cầu NH3 lỏng có càng cao càng tốt, tối thiểu là 99,6%

2 Nguyên liệu CO 2

Khí CO2 ở điều kiện thường là khí không màu, ở 0°C và áp suất 35,54 at chuyểnthành thể lỏng không màu Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ CO2 lỏng chuyển thành CO2 rắn màutrắng như tuyết Vì vậy, CO2 cũng tồn tại ở ba trạng thái rắn, lỏng, khí Tùy thuộc vào ápsuất và môi trường nén và có ba điểm ở trạng thái cân bằng rắn – lỏng – khí tương tự như

NH3

Cân bằng các pha có điểm tới hạn của CO2 như sau:

Ở 216,53 K và 5,113at có nhiệt độ chảy lỏng của CO2 là 4,39Kcal/kg, còn nhiệt hóahơi từ CO2 lỏng là 129,53 Kcal/kg

Công đoạn tinh chế khí phục vụ cho sản xuất ure bao gồm các công đoạn sau:

3 Sơ đồ khối

III THUYẾT MINH LƯU TRÌNH.

Với đặc điểm công nghệ sản xuất Urê ở Công ty TNHH một thành viên Phân Đạm

và Hóa Chất Hà Bắc đi từ khí hóa than nguyên liệu rắn, quá trình khí hóa ở khâu tạo khí

sử dụng nguyên liệu chính là than cục, hơi nước và không khí cũng là nguyên liệu để chếthan khí ẩm Theo thiết kế, công nghệ dùng than cục cỡ hạt 50 – 100mm để chế khí Hiệnnay, dùng than cỡ hạt phổ biến là 25 ÷ 100 mm để tiết kiệm hạ giá thành sản phẩm nay đãdùng than cục cỡ hạt 12÷ 25mm Bình quân mỗi ngày chạy máy bình thường tiêu tốn hết

500 ÷ 600 tấn than cục cho tạo khí và 800 tấn than cám cho Nhiệt điện sản xuất điện vàhơi nước

Quá trình khí hóa than nguyên liệu như sau: Hơi nước 5at nhiệt 250°C được cấp từNhà máy Nhiệt điện, không khí được cấp từ quạt không tới, đi qua tầng nóng đỏ (trong lòkhí hóa) lò tạo khí ở nhiệt độ T ~ 1100°C thực hiện phản ứng, tạo thành hỗn hợp các khí

CO, CO2, H2S, H2, N2, CH4 gọi là hỗn hợp khí than ẩm Các phản ứng hóa học chủ yếuxảy ra là:

N2 là khí trơ vào hỗn hợp theo khí O2 của không khí

Mục đích của quá trình khí hóa than nhằm thu được H2 và N2 theo tỉ lệ H2/N2 = 3/1làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3.Vì thế hỗn hợp khí than ẩm cần được làmsạch bụi (nhờ công đoạn rửa và lọc bụi điện), cần được làn sạch các khí gây bất lợi choquá trình tổng hợp NH3 và urê (công đoạn tinh chế)

Công đoạn làm sạch khí H2S sử dụng dung dịch ADA – Atraquinon disunfuric acid(hiện nay dùng dung dịch tananh), có tính oxy hóa – khử mạnh hấp thụ khí này Sau đó làquá trình nhả hấp thụ, bột S được thu lại chế thành sản phẩm phụ là S rắn

Đặc điểm của quá trình hấp thụ là quá trình ngược chiều: khí được thổi từ dưới lên,dịch hấp thụ được thổi từ trên xuống Quá trình hấp thụ được tiến hành ở áp suất cao,nhiệt độ thấp, quá trình nhả hấp thụ thì ngược lại: tiến hành ở áp suất thấp, nhiệt độ cao.Theo đường dẫn hỗn hợp khí vào đoạn I máy nén 6 đoạn để nâng áp.Ra đoạn III

nước cao áp (P = 35at) trên xúc tác nhiệt độ thấp

Phản ứng của quá trình:

CO + H2O → CO2 + H2

Sau chuyển hóa phần lớn CO thành CO2 qua khử H2S trung áp, hỗn hợp khí tiếp tụcđược đưa đến công đoạn khử CO2.Tại đây CO2 được hấp thụ bởi dung dịch K2CO3 vàMEA tính hoạt hoá cao Sau đó quá trình nhả hấp thụ diễn ra: Khí CO2 được thu hồi đểdùng cho quá trình tổng hợp ure về sau, dung dịch MEA được tái sinh và trở lại quá trình

hấp thụ Đến đây hỗn hợp khí còn lại là: N2, H2 và một phần rất nhỏ CO, CO2, H2S đượcgọi là khí tinh chế.

Quá trình tổng hợp NH3 đòi hỏi hàm lượng các chất gây ngộ độc xúc tác (CO, CO2,

H2S ) là rất nhỏ.Công đoạn rửa đồng và rửa kiềm nhằm khử tối đa các chất đó Côngđoạn này sử dụng muối axetat amoniac đồng và dung dịch kiềm để khử CO, CO2, H2S

Ra khỏi công đoạn này khí tinh chế còn lượng rất nhỏ H2S và CO + CO2 (<20ppm) đượcgọi là khí tinh luyện

Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu là N2 và H2 theo tỉ lệ H2 : N2 = 3: 1 vào đoạn VImáy nén để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH3 Khí tinh luyện ra đoạn VI máy nén có P

= 320at được đưa vào tháp tổng hợp cùng với sự có mặt của xúc tác Fe để tiến hành phảnứng tổng hợp

Phản ứng tổng quát của quá trình có thể biểu diễn như sau:

N2 + 3H2 → 2NH3 + Q

NH3 hình thành ở trạng thái khí, ra khỏi tháp được làm nguội gián tiếp bằng nước(~30°C) và ngưng tụ thành NH3 lỏng qua phân ly 1.NH3 lỏng cũng theo một đường riêngđược đưa đến thiết bị 3 kết hợp (làm lạnh, bốc hơi (~8°C ÷ −10°C) phân giải nhằm thu

NH3, tách các cấu tử chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp tiếp tục quá trình tạo ra

NH3 Sau quá trình tuần hoàn cô đặc, dung dịch NH3 từ nồng độ thấp chuyển thành NH3

lỏng có nồng độ 99,8% được bơm vào kho chứa

Từ kho cầu NH3 lỏng được bơm vào đến tháp tổng hợp urê.Từ công đoạn 836 CO2 khíđược nén đưa đến tháp tổng hợp.Phản ứng tổng hợp tiến hành theo hai giai đoạn xen kẽrất nhanh: Đầu tiên NH3 và CO2 theo tỉ lệ NH3 / CO2 = 4/1với sự có mặt của hơi nước16at tiến hành phản ứng tạo thành dung dịch cacbamat amon (NH4COONH2)

2NH3 + CO2 ↔ NH4COONH2 + QSau đó dung dịch cacbamat amon tách nước tạo thành urê

NH4COONH2 ↔ (NH2)2CO + H2O – QPhản ứng tổng quát:

2NH3 + CO2 ↔ (NH2)2CO + H2O + QHiệu suất phản ứng đạt 65 – 68%

Quá trình tổng hợp Urê mang tính tuần hoàn toàn bộ: Toàn bộ NH3 và CO2 dư đượcđưa trở lại đầu hệ thống Dịch phản ứng (cacbamat amon) có nồng độ thấp (30%) qua cáccông đoạn phân giải và cô đặc để tách NH3 chưa phản ứng đưa trở lại tháp, đồng thờinồng độ ure cũng được tăng lên (99,5%) và được đưa vào tháp tạo hạt Nhờ lực li tâm củavòi phun, dòng urê bị cắt ngang và rơi xuống tạo thành các hạt Quạt gió (N=100000m3/h) đặt trên đỉnh tháp hút gió làm nguội hạt urê trong quá trình rơi Hạt urê rơixuống phễu ở đáy tháp qua hệ thống băng tải được tiếp tục làm nguội rồi đến công đoạnđóng bao, đóng thành bao Urê quy cách 50kg/bao, rồi chuyển vào kho chứa sản phẩm.

PHẦN III:

XƯỞNG TỔNG HỢP URÊ

I NHIỆM VỤ.

Nhiệm vụ của xưởng tổng hợp Urê là: Từ quá trình tinh chế khí nguyên liệu là CO2

và NH3 sau khi đã được tổng hợp cùng với dung dịch cacbonat để qua tháp tổng hợp tạo

ra hạt Urê đảm bảo về chất lượng sử dụng cho các ngành nông nghiệp

Phân xưởng bao gồm các cương vị chính như sau:

2 Cương vị khống chế

3 Cương vị tuần hoàn

4 Cương vị bơm

5 Cương vị thành phẩm (sàng rung, băng tải, đóng bao)

II LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ.

NH3 lỏng có áp suất 1,95 ÷ 2,1 Mpa, nhiệt độ từ 15 ÷ 30°C, nồng độ NH3≥ 99,8%

từ kho cầu thuộc xưởng tổng hợp NH3 được cấp đến công đoạn, được đưa qua đồng hồ đolưu lượng FI721 vào bộ lọc 704 A,B để lọc những tạp chất rồi qua van điều tiết LIC721 vaothùng chứa NH3 – 705, thùng chứa 705 luôn ở mức 2/3 dịch diện, từ ngăn 1 thùng này

NH3 được dẫn tới bơm NH3 piston cao áp 706 nâng áp suất nên 20,0Mpa đi qua thiết bịgia nhiệt NH3 lên nhiệt độ khoảng 35 ÷ 50°C ( chạy máy bình thường, 150°C khi chạy

được qua FI724 và FI725 khống chế nhiệt độ phần đỉnh và đáy hấp thụ đoạn I – 715

Khí CO2 từ công đoạn tinh chế (xưởng tổng hợp NH3) cấp sang cho các chất lượngnhư sau: CO2≥ 98%, H2S ≤ 30mg/Nm3, áp suất 300 ÷ 600 mmH2O, nhiệt độ 30 ÷ 50°C

độ O2/CO2 = 0.5% thể tích, được nén qua các đoạn 1,2 và 3 lên áp suất P = 3.36Mpa,được đưa qua tháp khử H2S ra tháp khử đảm bảo hàm lượng H2S ≤ 5mg/Nm3 tiếp tục đưavào nén đoạn 4, đoạn 5 nâng áp suất khí lên 20.0Mpa và nhiệt độ ≈ 120°C đưa vào tháptổng hợp 708B

Tại tháp tổng hợp Urê (708B) xảy ra phản ứng tổng hợp Hiệu suất chuyển hóa là 65

÷ 68%, thời gian lưu lại của nguyên vật liệu từ 45 ÷ 60 phút tùy theo phụ tải, dung dịch ra

khỏi 708B gồm có Urê, cacbamat , NH3 tự do, khí không tham gia phản ứng và nước, quavan điều tiết (PIC727) áp suất giảm xuống còn 1.65 ÷ 1.7MPa, nhiệt độ ≈ 120°C đưa vàothiết bị dự phân ly (710A) Phần pha khí được tách ra ở 710A cùng với khí phân giải ở710B (đã qua gia nhiệt cho dung dịch cô đặc đoạn I) vào thiết bị làm lạnh 731B, hạ nhiệt

độ xuống 90 ÷ 100°C rồi tiếp tục đưa vào hấp thụ đoạn I -715 Phần dịch tiếp tục đi vàophân giải đoạn I (710B) tại đây pha khí được tách ra, bay lên trên còn dung dịch đưa sangthiết bị gia nhiệt (711) tại đây dung dịch gia nhiệt lên đến nhiệt độ 155 ÷ 160°C (bằng hơinước 1,27MPa) đưa sang phân ly phân giải đoạn I -712, lượng khí ở đây có nhiệt độ caođược đưa trở lại thiết bị 710B trợ nhiệt cho dịch từ 710A xuống rồi cùng với lượng khí ở710B bay lên

Dịch ở 712 qua van điều tiết lần thứ hai LIC722 áp suất giảm xuống 0,25 ÷ 0,35 MPa,nhiệt độ từ 110 ÷120°C đưa sang phân giải đoạn II (713) ở phần trên khí được tách ra,bay lên đỉnh thiết bị, còn dung dịch được đưa qua thiết bị 714 dùng hơi nước 1,27MPatăng nhiệt lên 145 ÷ 150°C dựa vào phần dưới của 713 khí ở đây tập chung ở đỉnh, còndịch Urê ra ở phần đáy qua tiết lưu lần nữa ở LIC724 về áp suất thường vào thiết bị bốchơi nhanh (730) rồi vào gia nhiệt cô đặc đoạn I (731A), phần dưới được gia nhiệt bằngkhí hỗn hợp từ 710B, đoạn trên dùng hơi nước 1,27MPa tăng nhiệt độ dung dịch Urê lên

128÷ 130°C Sau phân ly dịch Urê ở thiết bị lên 136 ÷ 140°C vào thiết bị phân ly 734,phần khí bốc lên ở đỉnh, còn dung dịch Urê lúc này có nồng độ 99,8% xuống bơm Urêđậm đặc (735A,B ) bơm lên đỉnh tháp, nhờ vòi phun tạo hạt, hạt Urê rơi từ đỉnh thápxuống, ở đỉnh tháp có lắp 2 quạt gió hút gió ngược từ dưới lên để làm lạnh hạt Urê rơixuống đáy tháp, nhờ hệ thống sàng phân loại để loại bỏ những hạt không hợp cách, hạtUrê hợp cách được dẫn vào băng tải số 1, đến bộ làm lạnh và phun chất trợ gia chốngđóng cục, qua hệ thống băng tải, sản phẩm Urê được chuyển sang bộ phận đóng bao, xếp

dỡ rồi xếp vào bao

Phần hơi thứ từ các thiết bị 730,732,734 được các bơm tuye 742,743, 744,746 hútqua các bộ phận làm lạnh, ngưng tụ 739,740,741,745 dịch ngưng tụ được tập trung vềthùng chứa 747 Dung dịch ở 747 nhờ bơm 748 A,B bơm lên tháp hấp thụ 720,721 đểhấp thụ với khí phân giải ở 713 đưa sang, dung dịch ở 720 do bơm 722A,B,C tăng áp lên1,7MPa cùng với khí ở 710B qua trao đổi nhiệt với dung dịch Urê ở 713A đưa về tháp

hấp thụ đoạn I(715).Khí từ hấp thụ ở 720 còn lại được hấp thụ tiếp ở thiết bị 721 Dịchcủa 721 do bơm 722C,B nâng áp lên 1,7MPa đưa vào hấp thụ khí trơ 719, hấp thụ khí

không ngưng tụ ở 717A,B- 718 Dung dịch hấp thụ của 719 được đưa về phần đỉnh của

tháp hấp thụ đoạn I(725) để rửa lượng cacbonat tích tụ ở trên các tầng đĩa Khí từ đáytháp 715 bay lên phần đỉnh và được rửa bằng NH3 lỏng để khử triệt để lượng CO2, lượngkhí NH3 từ 715 lên 717A,B- 718 được làm lạnh, ngưng tụ về thùng chứa 705 cùng với

NH3 từ kho cầu đưa vào Khí không hấp thụ hết ở 719 và 721 tập trung đưa vào tháp hấpthụ khí cuối 723, dịch đưa về thùng chứa 725A,B khí còn lại ở hấp thụ 723 thải ra ngoài

III CƠ SỞ QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP URÊ

Người ta điều chế Urê bằng cách:

2NH3 + CO2 = (NH2)2CO + H2O + Q

Nhưng thực tế xảy ra qua 2 giai đoạn:

Giai đoan 1: 2NH3 + CO2 NH4COONH2 + Q

Giai đoan 2: NH4COONH2 (NH2)2CO + H2O – Q

Đầu tiên chúng tạo thành dung dịch cacbamat và tiếp đó dịch cacbamat này phânhủy thành Urê và nước.Ở giai đoạn 2 phản ứng tương đối chậm cho nên nó khống chếquá trình tổng hợp

IV CÁC ĐIỀU KIỆN TỔNG HỢP URÊ TRONG CÔNG TY.

Trong công ty tổng hợp Urê yêu cầu về chất lượng như sau:

+NH3 nguyên liệu sản xuất Urê là NH3 lỏng hàm lượng > 99.8% trọng lượng, hàmlượng khí trơ hòa tan trong NH3 càng nhỏ càng tốt Nếu trong NH3 có hòa tan tương đốinhiều H2 và N2 thì sau khi vào tháp tổng hợp Urê sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất tổng hợp.Hàm lượng dầu không được lớn hơn 15ppm.Nếu hàm lượng lớn hơn sẽ bám trên bề mặttrao đổi nhiệt sẽ làm giảm hiệu suất truyền nhiệt Trong phương pháp Stripping CO2 còn

có khả năng oxi hóa ở nhiệt độ cao dẫn đến sự cố rất nguy hiểm

+Khí CO2 : CO2≥ 98,5% (thể tích gốc khô) Khí trơ không tham gia vào phản ứng

≤ 1,5% tạp chất S ≤ 15 mg/Nm3 Hàm lượng S càng nhỏ càng tốt Bởi vì tạp chất sunfua

có khả năng ăn mòn rất mạnh

+Hàm lượng H2 trong khí trơ phải khống chế < 1.2% thể tích Nếu hàm lượng H2

trong khí trơ tăng thì ở bộ phận nào đó của hệ thống tổng hợp Urê sẽ tạo NH3-H2-O2 đây

là hỗn hợp nổ nguy hiểm Để ngăn ngừa thiết bị sản xuất ăn mòn cho nên người ta sẽ bổ

tích

Điều kiện làm việc của tháp tổng hợp:

+Nhiệt độ 188 ÷ 190°C áp suất 200at tỷ lệ NH3/CO2 = 3.8 ÷4.5

+Lượng dư NH3 có tác dụng điều chỉnh nhiệt độ phản ứng nâng cao hiệu suất tổnghợp, ngăn ngừa ăn mòn nhưng nếu ta đổ lượng dư lớn thì dẫn đến thu hồi NH3 lớn cồngkềnh phức tạp Tỷ lệ H2O /CO2 = 0.5 ÷ 0.7 thời gian lưu lại của vật liệu trong thápkhoảng 45 ÷ 60 phút

+Sau khi đưa nguyên liệu NH3 và CO2 vào tháp chúng tạo thành cacbamat Tốc độphản ứng này rất nhanh và tỏa nhiệt lớn, khi thành phần vật liệu đưa vào tháp ở mức độnhất định Nhiệt độ tăng đến mức độ nào đó thì hiệu suất chuyển hóa CO2 giảm xuống,hơn nữa nhiệt độ chỉ tăng đến mức độ nào đó để tránh ăn mòn thiết bị Nhiệt lượng tỏa ra

sẽ quyết định nhiệt độ cần thiết gia nhiệt cho tháp Hiện nay điểm nóng chảy củacacbamat là 152°C vì thế xét về góc độ công nghệ tháp tổng hợp phải gia nhiệt đều 130 ÷

150 °C

+Mặt khác khi đưa nguyên liệu vào tháp phản ứng giữa NH3 và CO2 tạo thànhcacbamat có tốc độ rất nhanh và toả nhiệt lớn,làm cho nhiệt độ lớp lót bằng thép không rỉtăng nhanh còn nhiệt độ thép tăng chậm tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ trong và ngoàilớn.Vì hệ số giãn của thép không rỉ = 1,5 lần thép cacbon.Làm cho lớp lót thân thùngphát sinh ứng xuất nhiệt có khả năng phá huỷ kết cấu của thép hoặc lớp lót Vì vậy taphải gia nhiệt trước tăng nhiệt độ tháp tạo điều kiện cho tháp giãn nở đồng đều Đồngthời với việc tăng nhiệt độ là tăng áp suất.Khi đưa nguyên liệu vào tháp, nhiệt độ trongtháp khoảng 1500C và áp suất phân giải của cacbamat ở 1500C khoảng 70at Để cacbamatkhông bị phân giải thì áp suất thao tác thực tế của tháp tổng hợp lớn hơn áp suất phân giảicủa cacbamat.Đó là nguyên nhân trước khi đưa nguyên liệu vào tháp phải tăng áp suất lên

80 -100at

V CƠ SỞ LÝ HÓA CỦA QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC

1 Quá trình bốc hơi:

- Bốc hơi là quá trình làm giảm lượng NH3 tự do và CO2 trong dung dịch Urê từ hệthống thấp áp Hàm lượng NH3 tự do ở thấp áp khoảng 1.4% sau qua bốc hơi nhanh giảmxuống còn khoảng 0.3%, khi bốc hơi cô đặc sự mất mát Urê được xác định bởi sự thủyphân và sự chuyển hóa thành Biuret.

(NH2)2CO + H2O ↔ 2NH3 + CO2

2(NH2)2CO↔ NH2 – CO – NH – CO – NH2 + NH3 + Q

Sự mất mát Urê khi chưng bốc hơi giảm xuống khi tăng cường nhiệt độ gia nhiệt

Độ mất mát khi chưng bốc hơi giai đoạn 2 thấp hơn gian đoạn 1 trong đó sự khác nhau vềgiá trị tuyệt đối các mất mát này làm tăng lên khi giảm áp suất chân không Tuy nhiên sựchưng cất phân bố dịch Urê làm khối lượng nhiều chất mất đi theo hơi kể cả Urê, sựphân bố cân bằng Urê pha lỏng và pha hơi được tính như sau:

VI CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TRONG XƯỞNG URÊ 1

1 Tháp tổng hợp Urê 708

B

12

10 11

9 450

1.1 Cấu tạo:

a- Cửa vào NH3 lỏng

b- Cửa vào cacbamat

c- Cửa vào CO2

1.2 Nguyên lý hoạt động tháp tổng hợp Urê (708B)

- NH3 lỏng có T = 40 – 50oC, P = 200at vào tháp qua cửa (b)

- Khí CO2 có T = 115 – 120oC, P = 200at vào tháp qua cửa (a)

- Cacbamat có T = 85 – 95oC, P = 200at vào tháp qua cửa ©

Tỷ lệ phối liệu trong tháp: NH3/CO2 = 4/1; H2O/ CO2 = 0.6

Trong tháp xảy ra phản ứng tổng hợp Urê:

2NH3 + CO2 ⇔ NH4COONH2 + Q

NH4COONH2 ⇔ (NH2)2CO + H2O - QKhống chế nhiệt độ đỉnh tháp tổng hợp 188±2oC

Hiệu suất chuyển hoá CO2 = 65 – 68%

- Để tăng tốc độ phản ứng trong tháp bố trí 12 đĩa tránh hiện tượng vật liệu đỉnhtháp trộn ngược trở lại đáy tháp làm giảm hiệu suất chuyển hoá.Trên đĩa có khoan các lỗ10mm, làm vật liệu khi qua lỗ có tiết diện nhỏ sẽ tăng tốc độ và tăng trạng thái chảy xiếtlàm tăng diện tích tiếp xúc pha dẫn đến hiệu suất chuyển hoá tăng

- Dịch ra tháp tổng hợp có nồng độ Urê khoảng 30% qua van điều tiết PIC727 vềtrung áp sang phân ly phân giải đoạn I

1.3 Thuyết minh lưu trình:

- Khi máy chạy bình thường: 3 đường nguyên liệu NH3.CO2, cacbamat được nâng áp20Mpa đưa vào tháp tổng hợp Trong đó NH3 được gia nhiệt từ 35 ÷ 50oC, CO2 có nhiệt

suất phản ứng các đường nguyên liệu vào có góc phạm lệch so với phương thẳng đứngmột góc 15o và tập trung vào 1 điểm riêng đường CO2 cắm sâu vào 500mm.

- Dịch tiếp tục đi từ dưới lên qua các tấm xoáy vào các đĩa lỗ làm tăng khả năng trộnđều các nguyên liệu, làm tăng khả năng tiếp xúc, phản ứng tạo cacbamat tiếp tục xảyphản ứng cacbamat chuyển hóa thành Urê (và một số phản ứng phụ khác) ngăn khôngcho dòng dịch đảo ngược trở lại

TIC725-3: Đo nhiệt độ dịch phần đáy tháp

TIC725-2:: Đo nhiệt độ dịch phần giữa tháp

TIC725-1: Đo nhiệt độ dịch phần đỉnh tháp

- Ống dịch ra đỉnh tháp cắm sâu vào thiết bị 500mm nhằm ổn định dịch lấy ra

- 5 tấm xoáy dưới đặt cách nhau một khoảng = 400mm theo thứ tự xoáy phải →trái → phải → trái → phải.Sau đó cách 300mm là đĩa lỗ → xoáy → trái → lỗ → xoáyphải → lỗ → xoáy trái → lỗ.Các đĩa phần trên cách nhau bằng 300mm (Tổng bằng 12 đĩaxoáy lỗ).Đĩa dưới cùng đặt cách đáy 1000mm

- Trước khi chạy máy ban đầu phải tăng nhiệt độ tháp đến 150oC với tốc độ 4 ÷

6oC/ giờ và dẫn NH3 tăng áp cho tháp đến 8.0 ÷ 10MPa ( trong quá trình dẫn NH3 gianhiệt bằng 150oC ) sau đó mới nạp cacbamat và CO2

2 Thiết bị phân giải đoạn I- 710B

Hình 2 Thiết bị phân giải đoạn I- 710B

a- Cửa van thể khí b- Cửa kiểm tra c- Cửa van khí ra d- Cửa Urê vào e- Cửa kiểm tra f- Cửa Urê ra

Áp suất công tác: 18 at Nhiệt độ công tác: 130-1600C Môi chất: Urê, NH3, CO2

2.2 Nguyên lý hoạt động:

Dịch Urê từ thiết bị phân ly sơ bộ 710A

có nhiệt độ 120 0C, áp suất 1,65 ÷ 1,7 MPa đi vào tháp qua cửa (d)

Khí đi lên từ thiết bị phân ly 712

có nhiệt độ 155÷160 0C áp suất 1,7 Mpa

đi vào thiết bị qua cửa (a).

Trong tháp xảy ra phản ứng:

NH4COONH2⇔ NH3+CO2

Dịch Urê ra tháp theo cửa (f) Khí phân giải được ra theo cửa (c)

3 Thiết bị phân giải đoạn I- 713

f

e

b- Lắp nhiệt kế c- Cửa quan sát d- Cửa vào hỗn hợp dịch khí e- Cửa tay

f- Cửa vào dịch Urê g- Cửa ra khí phân giải h- Cửa ra dịch Urê i- Lắp dịch diện kế j- Láp dịnh diện kế

Áp lực công tác: 3 at Nhiệt dộ công tác: 120 - 150 0C Môi chất: Hỗn hợp dung dịch Urê Thể tích lớp đệm: 0.96 m3