đồ án hóa dầu CÔNG NGHỆ sản XUẤT đạm URÊ từ THAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCMKHOA CÔNG NGHỆ CƠ SỞ THANH HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN GIẢNG VIÊN HD: TH.S NGUYỄN HỮU TOÀNSINH VIÊN TH: NGUYỄN VĂN VÕMSSV: 10003023LỚP: CDHD12THTHANH HÓA NĂM 2015 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪNThanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015Giảng viên NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆNThanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015Giảng viên DANH MỤC BẢNGBảng 1.1: Thành phần đặc tính của urê4Bảng 1.2 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi khí ammonia theo nhiệt độ đất11Bảng 1.3 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi ammonia theo độ pH của đất12DANH MỤC HÌNHHình 1. Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than13Hình 2. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than10Hình 3. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Tạo khí12Hình 4. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng NH325Hình 5: Giản đồ nén khí44Hình 6. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Urê60 MỤC LỤCMỞ ĐẦU1NỘI DUNG3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠM URE31.1: Sản phẩm Ure:31.2. Tính chất của Urê31.2.1. Tính chất vật lý31.2.2. Tính chất hóa học51.3. Ứng dụng81.3.1. Trong công nghiệp81.3.2. Sử dụng trong phòng thí nghiệm91.3.3. Sử dụng y học91.4. Những nét nổi bật về phân urê101.4.1 Ưu điểm của Urê101.4.2 Cách sử dụng phân urê hiệu quả nhất111.4.3 Sự cần thiết của đạm urê đối với cây trồng12CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN132. 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất đạm urê từ than132.2. Các xưởng chính trong dây chuyền sản xuất đạm urê từ than112.2.1. Xưởng Tạo khí112.2.1.1. Nhiệm vụ112.2.1.2. Lưu trình công nghệ122.2.1.3. Các cương vị chính132.2.2. Xưởng NH3222.2.2.1. Nhiệm vụ222.2.2.2. Lưu trình công nghệ222.2.2.3. Các cương vị chính262.2.3. Xưởng Urê552.2.3.1. Nhiệm vụ552.2.3.2. Cơ sở lý thuyết quá trình tổng hợp urê552.2.3.3. Lưu trình công nghệ592.2.3.4. Các cương vị chính63CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN653.1. Các dòng thải chính trong công nghệ sản xuất đạm urê từ than653.1.1. Xưởng Tạo khí:653.1.2. Xưởng NH3663.1.3. Xưởng Urê663.1.4. Các dòng thải khác673.2. Khắc phục vấn đề môi trường trong sản xuất đạm urê từ than67TÀI LIỆU THAM KHẢO70 MỞ ĐẦUNước ta là một nước nông nghiệp, trên 70% dân số sống bằng nghề nông.Vì vậy nông nghiệp là một nghành quan trọng cần được đầu tư phát triển để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực, và trở thành một cường quốc xuất khẩu lương thực, do đó phân bón phục vụ nông nghiệp là rất quan trọng và cần thiết. Nhu cầu phân bón ở nước ta hiện nay ước tính khoảng 5500000 tấnnăm.(Theo thống kê năm 2012). Để đạt được mục tiêu đó thì việc nghiên cứu tìm ra các loại phân bón mới có tác dụng nâng cao nâng suất chất lượng sản phẩm cây trồng và giá thành rẻ là điều rất cần thiết. Đồng thời cũng phải nghiên cứu các biện pháp cải tiến công nghệ, thiết bị cũng như việc đầu tư thay thế các dây chuyền sản xuất hiện đại để nâng cao năng suất chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.Hiện nay ở nước ta năng lực sản xuất phân bón phục vụ nông nghiệp của nhà máy vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong nước.Do đó hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng khá lớn phân bón nông nghiệp của nước ngoài.Dân số nước ta hiện nay đang ngày một tăng nhanh kéo theo mọc lên các khu đô thị, khu công nghiệp làm cho môi trường ngày càng ôi nhiễm trầm trọng. Rác thải, khói bụi từ các nhà máy, xí nghiệp thải ra, các khí này làm nóng bầu khí quyển và gây hiệu ưng nhà kính là CO2, H2S, NO, NH3 việc thu hồi các chất khí này đua đến các nhà máy xử lý tạo ra sản phẩm có lợi cho chúngPhân đạm không chỉ được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp mà nó còn được ứng dụng trong nhiều nghành công nghiệp khác như: Công nghiệp sản xuất nhựa, tổng hợp keo,.., Ngoài ra Urê có cũng được sử dụng rộng rãi trong nghành công nghiệp dược phẩm và sản xuất sợi. Nguyên liệu để sản xuất Urê là từ NH3 và CO2 . Hiện nay ở nước ta có hai nhà máy sản xuất Urê là nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc ở Bắc Giang và nhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu.Nhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu sử dụng dây chuyền công nghệ của hãng Haldor Topsoe ( Đan Mạch) và của hãng Snamprogetti (Ý) đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu là khí đồng hành, tạo ra NH3 lỏng và khí CO2 đưa và tổng hợp Urê.Nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu là than đá tạo ra NH3 lỏng và khí CO2, sử dụng dây chuyền công nghệ tuần hoàn lỏng toàn bộ cho quá trình tổng hợp Urê. Vì những lý do trên em quyết định chọn đề tài: “Quy trình sản xuất đạm urê từ than” để làm đề tài của mình

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Thanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015

Giảng viên

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Thanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015

Giảng viên

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần đặc tính của urê 4

Bảng 1.2 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi khí ammonia theo nhiệt độ đất 11

Bảng 1.3 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi ammonia theo độ pH của đất 12

DANH MỤC HÌNH Hình 1 Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than 13

Hình 2 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than 10

Hình 3 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Tạo khí 12

Hình 4 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng NH3 25

Hình 5: Giản đồ nén khí 44

Hình 6 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Urê 60

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

NỘI DUNG 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠM URE 3

1.1: Sản phẩm Ure: 3

1.2 Tính chất của Urê 3

1.2.1 Tính chất vật lý 3

1.2.2 Tính chất hóa học 5

1.3 Ứng dụng 8

1.3.1 Trong công nghiệp 8

1.3.2 Sử dụng trong phòng thí nghiệm 9

1.3.3 Sử dụng y học 9

1.4 Những nét nổi bật về phân urê 10

1.4.1 Ưu điểm của Urê 10

1.4.2 Cách sử dụng phân urê hiệu quả nhất 11

1.4.3 Sự cần thiết của đạm urê đối với cây trồng 12

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN 13

2 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất đạm urê từ than 13

2.2 Các xưởng chính trong dây chuyền sản xuất đạm urê từ than 11

2.2.1 Xưởng Tạo khí 11

2.2.1.1 Nhiệm vụ 11

2.2.1.2 Lưu trình công nghệ 12

2.2.1.3 Các cương vị chính 13

2.2.2 Xưởng NH3 22

2.2.2.1 Nhiệm vụ 22

2.2.2.2 Lưu trình công nghệ 22

2.2.2.3 Các cương vị chính 26

2.2.3 Xưởng Urê 55

2.2.3.1 Nhiệm vụ 55

2.2.3.2 Cơ sở lý thuyết quá trình tổng hợp urê 55

2.2.3.3 Lưu trình công nghệ 59

2.2.3.4 Các cương vị chính 63

CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN 65

3.1 Các dòng thải chính trong công nghệ sản xuất đạm urê từ than 65

3.1.1 Xưởng Tạo khí: 65

3.1.2 Xưởng NH3 66

3.1.3 Xưởng Urê 66

3.1.4 Các dòng thải khác 67

3.2 Khắc phục vấn đề môi trường trong sản xuất đạm urê từ than 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

Để đạt được mục tiêu đó thì việc nghiên cứu tìm ra các loại phân bón mới

có tác dụng nâng cao nâng suất chất lượng sản phẩm cây trồng và giá thành rẻ làđiều rất cần thiết Đồng thời cũng phải nghiên cứu các biện pháp cải tiến côngnghệ, thiết bị cũng như việc đầu tư thay thế các dây chuyền sản xuất hiện đại đểnâng cao năng suất chất lượng và hạ giá thành sản phẩm

Hiện nay ở nước ta năng lực sản xuất phân bón phục vụ nông nghiệp củanhà máy vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong nước.Do

đó hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng khá lớn phân bón nôngnghiệp của nước ngoài

Dân số nước ta hiện nay đang ngày một tăng nhanh kéo theo mọc lên cáckhu đô thị, khu công nghiệp làm cho môi trường ngày càng ôi nhiễm trầm trọng.Rác thải, khói bụi từ các nhà máy, xí nghiệp thải ra, các khí này làm nóng bầukhí quyển và gây hiệu ưng nhà kính là CO2, H2S, NO, NH3 việc thu hồi các chấtkhí này đua đến các nhà máy xử lý tạo ra sản phẩm có lợi cho chúng

Phân đạm không chỉ được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp mà nó cònđược ứng dụng trong nhiều nghành công nghiệp khác như: Công nghiệp sảnxuất nhựa, tổng hợp keo, , Ngoài ra Urê có cũng được sử dụng rộng rãi trongnghành công nghiệp dược phẩm và sản xuất sợi

Nguyên liệu để sản xuất Urê là từ NH3 và CO2 Hiện nay ở nước ta có hainhà máy sản xuất Urê là nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc ở Bắc Giang vànhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu

Nhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu sử dụng dây chuyền côngnghệ của hãng Haldor Topsoe ( Đan Mạch) và của hãng Snamprogetti (Ý) đi từnguồn nguyên liệu ban đầu là khí đồng hành, tạo ra NH3 lỏng và khí CO2 đưa vàtổng hợp Urê.

Nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu làthan đá tạo ra NH3 lỏng và khí CO2, sử dụng dây chuyền công nghệ tuần hoànlỏng toàn bộ cho quá trình tổng hợp Urê

Vì những lý do trên em quyết định chọn đề tài: “Quy trình sản xuất đạm

urê từ than” để làm đề tài của mình

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠM URE1.1: Sản phẩm Ure:

Urê được Hilaire Rouelle phát hiện từ nước tiểu vào năm 1773 và đượcFriedrich Woehler tổng hợp lần đầu tiên từ ammonium sulfate (NH4)2SO4 vàpotassium cyanate KOCN vào năm 1828 Đây là quá trình tổng hợp lần đầu mộthợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ và nó đã giải quyết được một vấn đề quantrọng của một học thuyết sức sống

Năm 1870, urê đã được sản xuất bằng cách đốt nóng cácbamat amôn trongmột ống bịt kín Điều này là nền tảng cho công nghệ sản xuất urê công nghiệpsau này

Cho tới những năm đầu thế kỷ 20 thì urê mới được sản xuất trên quy môcông nghiệp nhưng ở mức sản lượng rất nhỏ Sau đại chiến thế giới thứ II, nhiềunước và hãng đã đi sâu cải tiến quy trình công nghệ để sản xuất urê Những hãngđứng đầu về cung cấp chuyển giao công nghệ sản xuất urê trên thế giới như:Stamicarbon (Hà Lan), Snamprogetti (Italia), TEC (Nhật Bản)…Các hãng nàyđưa ra công nghệ sản xuất urê tiên tiến, mức tiêu phí năng lượng cho một tấn sảnphẩm urê rất thấp

1.2 Tính chất của Urê

1.2.1 Tính chất vật lý

Urê có công thức phân tử là CON2H4 hoặc (NH2)2CO

Tên quốc tế là Diaminomethanal Ngoài ra urê còn được biết với tên gọi làcarbamide , carbonyl diamide Urê có màu trắng, dễ hòa tan trong nước, ở trạngthái tinh khiết nhất urê không mùi mặc dù hầu hết các mẫu urê có độ tinh khiếtcao đều có mùi khai

0C)73% (300C)Nhiệt riêng, J/Kg.K

14391,6611,8872,10

Urê thường bị hút ẩm do hàm ẩm trong không khí cao, đặc biệt vào ngày

hè, tiết trời ẩm thấp Để hạn chế việc hút ẩm, urê thường được đóng trong các

bao PP, PE hoặc trong bao giấy nhiều lớp.

Qua nghiên cứu và thực tế, người ta đã xác định các nguyên nhân chủ yếugây kết tảng urê sản phẩm:

- Hàm ẩm trong dung dịch Urê đi tạo hạt còn cao

- Hạt urê xốp, rỗng, dễ vỡ, cường độ cơ giới thấp

- Bảo quản urê ở nơi có độ ẩm không khí cao, urê bị hút ẩm

- Sản phẩm urê có kích cỡ không đồng đều, nhiều bụi và mảnh vỡ tạocho các hạt urê có mối liên kết hàn bền vững do bụi và mảnh vỡ điềnvào không gian giữa các hạt urê

Để chống kết tảng hạt urê, ngày nay người ta áp dụng một số biện phápsau:

- Bọc urê bởi một lớp paraffin mỏng ngăn chặn hút ẩm

- Sử dụng bột trợ dung đưa vào dung dịch urê trước khi tạo hạt, tăngcường lực cơ giới của hạt và hạn chế hút ẩm

- Tiêm fomanđêhyt hoặc urê fomanđêhyt vào dòng dung dịch urêtrước hoặc sau hệ thống cô đặc

- Tạo urê hạt to trên một hệ thống tạo hạt tầng sôi thùng quay, làmgiảm bề mặt riêng tiếp xúc không khí của hạt urê, độ bền vững cơgiới cao

2NO + (NH2)2CO + ½O2 = 2N2+ H2O + CO2

Về mặt thương mại, urê được sản xuất ra bằng cách loại nước trực tiếpcacbamat amôn NH2COONH4 ở mức áp suất và nhiệt độ nâng Người ta thuđược cacbamat amôn bằng cách cho phản ứng trực tiếp NH3 với CO2 Hai phảnứng được tiến hành liên tục trong tháp tổng hợp cao áp

Ở điều kiện áp suất thường và tại điểm nóng chảy của nó, urê phân hủythành amoniac, biuret(1), acid cyanuric (qv) (2), ammelide (3) và triuret (4).Biuret là sản phẩm phụ bất đắc dĩ chủ yếu có trong urê Nếu trong sản phẩmđạm Urê cấp phân bón mà hàm lượng biuret vượt quá 2% trọng lượng sẽ gâyđộc hại đối với cây trồng

Urê đóng vai trò như một chất cơ sở đơn và tạo ra các muối có các acid.Cùng với acid nitric nó tạo ra nitrat urê CO(NH2)2.HNO3 và phân hủy nổ khi bịđốt nóng Urê cứng ổn định ở nhiệt độ phòng và ở điều kiện thường áp Đốtnóng ở điều kiện chân không và tại điểm nóng chảy thì nó sẽ thăng hoa màkhông hề thay đổi Trong môi trường chân không ở nhiệt độ 180-1900C, urê sẽ

đốt nóng nhanh trong dòng khí amoniac ở mức nhiệt độ nâng và tăng khoảngvài trăm kPa (vài at.) thì nó sẽ thăng hoa hoàn toàn và phân hủy từng phần thành

thành hợp chất urê-amoniac hỗn hợp không ổn định CO(NH2)2NH3 phân hủy ở

450C Urê-Amoniac tạo ra các muối với các chất kim loại kiềm như

NH2COHNM hoặc CO(NHM)2 Việc chuyển hóa urê thành biuret được

xúc tiến ở điều kiện nhiệt độ thấp, áp suất cao và gia nhiệt kéo dài Ở điều kiện

áp suất thấp 10-20 MPa (100-200 atm), khi đốt nóng cùng với NH3 biuret sẽ tạothành urê

Urê phản ứng với nitrat bạc AgNO3 với sự có mặt của hydroxid natriNaOH, sẽ tạo thành chất dẫn xuất (5) màu vàng nhạt Hydroxid natri xúc tiếnlàm thay đổi urê sang dạng imit (6)

Sau đó phản ứng với nitrat bạc Các tác nhân oxi hóa với sự có mặt củanatri hydroxidsẽ chuyển hóa urê thành nitơ và dioxid cacbon Chất sau tức làCO2 phản ứng với hydroxid natri để tạo thành cacbonat natri (8):

Phản ứng urê với các loại rượu sinh ra các chất este acidcacbamic thườngđược gọi là urêthan:

Urê phản ứng với foocmandêhyd và tạo thành các hợp chất như

fomanđehyt đối với urê và dựa vào độ pH của dung dịch Peroxyd hydro và urê

là loại sản phẩm dạng bột tinh thể màu trắng Peroxyd urê CO(NH)2.H2O2 đượcngười ta biết đến với tên gọi thương phẩm là Hypersol đây là chất tác nhân oxihóa Urê và acid malonic phản ứng cho ra đời chất acid barbituric (7), một hợpchất chủ yếu trong ngành hóa dược

1.3 Ứng dụng

1.3.1 Trong công nghiệp

Urê được dùng làm phân bón, kích thích sinh trưởng, giúp cây phát triểnmạnh, thích hợp với ruộng nước, cây , rau xanh, lúa… Urê cứng có chứa 0,8 đến2,0% trọng lượng biuret ban đầu được bón trực tiếp cho đất dưới dạng nitơ Cácloại dịch urê loãng hàm lượng biuret thấp (tối đa khoảng 0,3% biuret) được dùngbón cho cây trồng dưới dạng phân bón lá

Trộn lẫn với các chất phụ gia khác urê sẽ được dùng trong nhiều loại phânbón rắn có các dạng công thức khác nhau như photphat urê amôn (UAP);sunphat amôn urê (UAS) và urê phophat (urê + acid photyphoric), các dungdịch urê nồng độ thuộc nitrat amôn urê (UAN) (80-85%) có hàm lượng nitơ caonhưng điểm kết tinh lại thấp phù hợp cho việc vận chuyển lưu thông phân phốibằng hệ thống ống dẫn hay phun bón trực tiếp

Là chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, nó cung cấp một nguồn đạm

cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho sự tăng trưởng

Urê được dùng để sản xuất lisin, một acid amino được dùng thông dụngtrong ngành chăn nuôi gia cầm

Các loại nhựa urê được polyme hóa từng phần để dùng cho ngành côngnghiệp dệt có tác 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-fomanđêhyt Urê(cùng với Amoniac) phân hủy ở nhiệt độ và áp suất cao để sản xuất các loạinhựa melamin

Là chất thay thế cho muối (NaCl) trong việc loại bỏ băng hay sương muốicủa lòng đường hay đường băng sân bay Nó không gây ra hiện tượng ăn mòn

kim loại như muối

Là một thành phần bổ sung trong thuốc lá, nó được thêm vào để tănghương vị

Đôi khi được sử dụng như là chất tạo màu nâu vàng trong các xí nghiệp sảnxuất bánh quy

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 vànước thơm

Nó cũng được sử dụng như là chất phản ứng trong một số gạc lạnh sử dụng

để sơ cứu, do phản ứng thu nhiệt tạo ra khi trộn nó với nước

Thành phần hoạt hóa để xử lý khói thải từ động cơ diesel

1.3.2 Sử dụng trong phòng thí nghiệm

Urê là một chất biến tính prôtêin mạnh Thuộc tính này có thể khai thác đểlàm tăng độ hòa tan của một số prôtêin Vì tính chất này, nó được sử dụng trongcác dung dịch đặc tới 10M

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

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

*Sử dụng trong chẩn đoán khác

Các loại urê chứa cacbon 14 - đồng vị phóng xạ, hay cacbon 13 - đồng vị

ổn định được sử dụng trong xét nghiệm thở urê, được sử dụng để phát hiện sựtồn tại của Helicobacter pylori (H pylori, một loại vi khuẩn) trong dạ dày và tátràng người Xét nghiệm này phát hiện enzym urêse đặc trưng, được H pylorisản xuất ra theo phản ứng để tạo ra amôniắc từ urê để làm giảm độ pH của môitrường trong dạ dày xung quanh vi khuẩn

Các loài vi khuẩn tương tự như H pylori cũng có thể được xác định bằngcùng một phương pháp xét nghiệm đối với động vật (khỉ, chó, mèo - bao gồm cảcác loại "mèo lớn" như hổ, báo, sư tử v.v)

1.4 Những nét nổi bật về phân urê

Trong số các sản phẩm hoá học được sử dụng phổ biến làm nguồn cung cấpphân đạm cho cây trồng như: Sulphur Ammonium (SA), Nitrat Ammonium(NH4NO3), urê… thì urê được sử dụng nhiều hơn cả vì những đặc tính vượt trộicủa nó về mọi phương diện

1.4.1 Ưu điểm của Urê

Urê có thể được dùng bón cho cây trồng dưới dạng rắn, dạng lỏng tưới gốc

hoặc sử dụng như phân phun qua lá đối với một số loại cây trồng

Khi sử dụng urê không gây hiện tượng cháy nổ nguy hiểm cho người sửdụng và môi trường chung quanh (Nitrat Ammonium rất dễ gây cháy nổ)

Với hàm lượng đạm cao, 46%, sử dụng urê giảm bớt được chi phí vậnchuyển, công lao động và kho bãi tồn trữ so với các sản phẩm cung cấp đạmkhác

Việc sản xuất urê thải ra ít chất độc hại cho môi trường

Khi được sử dụng đúng cách, urê làm gia tăng năng suất nông sản tươngđương với các loại sản phẩm cung cấp đạm khác

1.4.2 Cách sử dụng phân urê hiệu quả nhất

Nitrogen có thể bị mất đến 65% vào bầu khí quyển dưới dạng NH3 hoặc rửatrôi và ngấm xuống đất dưới dạng NO3 nếu phân urê được bón bằng cách trảitrên mặt đất và để yên đó đến 24 giờ trong điều kiện không khí nóng và ẩm.Những cách làm gia tăng hiệu qủa của việc sử dụng urê là bón trộn vào đất tronggiai đoạn chuẩn bị đất trồng, pha với nước trong hệ thống tưới tiêu hoặc tướinước ngay sau khi bón với lượng nước tương đương một trận mưa khoảng6,5mm nước đủ để hòa tan urê và đưa chúng ngấm xuống đến vùng không xảy

ra hiện tượng mất đạm do bốc hơi ammonia

Sự thất thoát đạm liên quan tới nhiệt độ và độ pH của đất Sự thất thoátNitrogen trong urê tùy thuộc rất lớn vào nhiệt độ và độ pH của đất Bảng I.1 vàI.2 dưới đây nói lên sự thất thoát đạm dưới dạng khí ammonia khi bón urê bằngcách trải lên bề mặt đất:

Bảng 1.2 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi khí ammonia theo nhiệt độ

1.4.3 Sự cần thiết của đạm urê đối với cây trồng

Trong quá trình phát triển của cây từ nảy mầm, đâm chồi nảy lộc đến sinhtrưởng và phát triển thì cây cần hấp thụ một lượng chất dinh dưỡng nào đó đủ đểphát triển

Những chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng được chia thành 3 nhómchính :

- Nhóm dinh dưỡng chính (dinh dưỡng đa lượng): Gồm các chất màcây (thực vật) cần một lượng lớn để phát triển gồm có: đạm (Nitơ),lân (photpho) và kali (K)

- Dinh dưỡng trung lượng: Canxi (Ca), Magiê (Mg), lưu huỳnh (S)

- Dinh dưỡng vi lượng: Sắt (Fe), Đồng (Cu), Mangan (Mn), Bor (B),Molypden (Mo)…

Trong đó, đạm là yếu tố quan trọng nhất giúp cây phát triển tốt, nhiều cành,thân chắc khoẻ…Urê chứa hàm lượng đạm cao nhất (46-48%) và lẫn ít tạp chất

nên được lựa chọn và sử dụng.

CHƯƠNG 2:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN

2 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất đạm urê từ than

Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than gồm 3 xưởng chính: xưởng Tạo khí,xưởng Amoniac và xưởng Urê được thể hiện như Hình 1

Hình 1 Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than

Hình 2 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than

Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than như Hình 2

Đạm urê từ than được sản xuất từ nguyên liệu gồm than antraxit cục, hơinước và không khí

Quá trình khí hóa than gián đoạn theo phương pháp tầng ngọn lửa cố định.Sản phẩm của quá trình khí hóa gồm CO2 , CO, H2, N2, H2S, CH4, Ar,…được gọi

là khí than ẩm Khí than ẩm được tách bụi, làm nguội và chứa trong két khí Khíthan ẩm được đưa ra khỏi két khí, qua lọc bụi tĩnh điện tách nốt lượng bụi cònlại rồi qua quạt tăng áp Khí than ẩm được quạt tăng áp đưa vào tháp khử H2S

thấp áp, sau đó đi vào các đoạn 1, 2 và 3 của máy nén 6 cấp Ra khỏi đoạn 3 củamáy nén 6 cấp khí than ẩm tiếp tục đi vào tháp biến đổi CO thành CO2 và khi rakhỏi đây được gọi là khí biến đổi Khí biến đổi đi vào tháp khử H2S trung áp rồi

đi sang tháp hấp thụ CO2 và sau hệ thống này được gọi là khí tinh chế Khí tinhchế đi vào các đoạn 4 và 5 của máy nén 6 cấp Ra khỏi đoạn 5 của máy nén 6cấp khí tinh luyện được đưa vào tháp khử vi lượng bằng dung dịch đồng kiềm vàtrở thành khí nguyên liệu tổng hợp NH3

Khí nguyên liệu qua đoạn 6 của máy nén 6 cấp, qua thiết bị phân ly dầu và

đi vào tháp tổng hợp NH3 Khí đi ra khỏi tháp tổng hợp NH3 có nồng độ NH3

cao được làm lạnh , phân ly tách NH3 lỏng đưa vào kho chứa CO2 thu được từcông đoạn hấp thụ CO2 được nén cao áp và đưa sang tổng hợp urê

Nguyên liệu tổng hợp urê gồm NH3lỏng và CO2 khí NH3 lỏng đưa vào đáytháp tổng hợp urê nhờ bơm tăng áp CO2 cũng đưa vào đáy tháp tổng hợp nhờmáy nén khí Với điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp phản ứng tổng hợp urêxảy ra rất nhanh theo 2 giai đoạn: tạo cacbamat và cacbamat tách nước thành urê

Ở đây quá trình tổng hợp urê mang tính tuần hoàn toàn bộ, tức là tất cả NH3

và CO2 dư được đưa trở lại đầu hệ thống

Dịch urê ra khỏi đỉnh tháp tổng hợp urê qua các công đoạn phân giải và côđặc để tách NH3 chưa phản ứng, đồng thời nâng cao nồng độ urê, sau đó đi vàotháp tạo hạt

Hạt urê đạt tiêu chuẩn kích thước, làm nguội, đóng bao và chuyển vào khothành phẩm

2.2 Các xưởng chính trong dây chuyền sản xuất đạm urê từ than

2.2.1 Xưởng Tạo khí

2.2.1.1 Nhiệm vụ

Chế tạo hỗn hợp khí H2, N2 với tỷ lệ H2:N2 = 3:1 làm nguyên liệu cho quátrình tổng hợp NH3

2.2.1.2 Lưu trình công nghệ

Hình 3 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Tạo khí

Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Tạo khí như trong Hình 3.Quá trìnhkhí hóa làm việc gián đoạn ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu chính là thancục, hơi nước và không khí Than cục đang dùng là loại antraxit nhập

về từ các vùng mỏ ở Quảng Ninh Than cục từ kho than được băng tải nghiêngđưa lên 10 bunke dung tích 50 tấn và đưa gián đoạn vào lò khí hóa Hiện tạixưởng có 10 lò tạo khí (tương ứng với 10 bunke) trong đó 8 lò tạo khí có bộphận thu hồi khí thổi gió và 2 lò tạo khí còn lại không có bộ phận thu hồi khíthổi gió để dự phòng.Than cục được chia làm 3 loại theo cấp hạt gồm 12 –25mm, 20 – 40mm và > 40mm sẽ được cấp cho từng lò tạo khí khác nhau.Trung bình mỗi ngày chạy máy tiêu tốn hết 400 – 450 tấn than cục

không khí được cấp từ quạt không khí tới Hỗn hợp phản ứng trong lò khí hóa ởkhoảng 1100oC tạo thành khí than ẩm có thành phần gồm CO, CO2, H2S, H2, N2,

Tiếp tục, khí than ẩm qua van ba ngả đi vào thủy phong túi rửa để làm lạnh

và rửa sơ bộ khí than trước khi đi qua 2 tháp rửa Sau khi qua 2 tháp rửa thì khíthan ẩm đi vào két khí Két khí còn có tác dụng trộn và cân bằng áp suất khí than

- Cương vị Lọc bụi tĩnh điện;

- Cương vị Nước tuần hoàn;

- Cương vị Thu hồi khí thổi gió

a Cương vị Lò tạo khí

Nhiệm vụ:

Cương vị Lò tạo khí đóng vai trò chủ chốt trong xưởng Tạo khí, có nhiệm

vụ chế tạo khí than ẩm bằng phương pháp khí hóa than bằng lò tạo khí tầng lửa

cố định làm việc gián đoạn

Nguyên lý quá trình khí hóa than ẩm:

Nguyên lý quá trình khí hóa than ẩm ở đây gồm 2 giai đoạn chính: thổi gió

để tăng nhiệt và chế tạo khí than ẩm Ban đầu dùng không khí thổi vào đáy lòtạo khí để tăng nhiệt Khi nhiệt độ trong lò tạo khí tăng đến mức độ nhất định thìngừng thổi gió bắt đầu đưa hỗn hợp khí và hơi nước vào để chế tạo khí than ẩm.Như vậy mỗi tuần hoan làm việc từ gia đoạn thổi gió lần trước đến giai đoạnthổi gió lần sau

a) Thổi gió để tăng nhiệt

Không khí đưa vào lò tạo khí ở nhiệt độ than > 700oC sẽ xảy ra các phảnứng sau:

 Giai đoạn thổi gió:

Không khí đưa vào đáy lò để đốt cháy than cục, nhiệt sinh ra để cấp chophản ứng giữa C và hơi H2O

 Giai đoạn thổi lên lần 1:

Sau giai đoạn thổi gió nhiệt độ tầng than cục rất cao, đưa hỗn hợp khôngkhí và hơi nước vào đáy lò để sinh khí than ẩm Mục đích của việc đưa không

khí vào lò để đảm bảo tỷ lệ (H2 + CO)/ N2 = 3,1 – 3,2, đồng thời cấp thêm nhiệtcho phản ứng giữa C và hơi H2O.

Trong giai đoạn thổi lên lần 1, do phản ứng giữa C và hơi H2O thu nhiệtkhá lớn làm cho nhiệt độ tầng lửa phía dưới giảm, và khí than ẩm không ngừnggia nhiệt làm cho nhiệt độ tâng lửa phía trên tăng Hiện tượng dịch chuyển tầnglửa gây vỡ vụn than cục và gia tăng tổn thất nhiệt theo khí than ẩm Để khắcphục hiện tượng này cần có giai đoạn thổi xuống, dùng dòng hơi nước đi từ đỉnhxuống đáy lò tạo khí

 Giai đoạn thổi lên lần 2:

Cần thiết phải dùng không khí và hơi nước thổi vào đáy lò tạo khí để đuổihết khí than ẩm ở đó, tránh nổ do phản ứng giữa CO và O2không khí

Giai đoạn thổi sạch để tận dụng hết khí than ẩm còn lưu lại ở đỉnh lò tạokhí và đường ống

Mỗi tuần hoàn làm việc kéo dài khoảng 3 phút và thông thường theo phânphối thời gian như sau:

Giai đoạn Thổi gió Thổi lên lần 1 Thổi xuống Thổi lên lần 2 Thổi sạch

Lưu trình công nghệ:

Than cục theo các cấp hạt khác nhau được băng tải vận chuyển lên cácbunke

 Giai đoạn thổi gió:

Không khí được quạt gió đưa vào đường ống chung với áp suất 2800 –

3200 mmH2O, đưa qua tầng than nóng đỏ ở đáy lò tạo khí sẽ xảy ra phản ứngđốt cháy C Nhiệt sinh ra được tầng gạch chịu lửa tích trữ lại Khí thổi gió rakhỏi lò tạo khí, đi vào lò hơi nhiệt thừa theo hướng từ trên xuống, rồi tới cương

vị Thu hồi khí thổi gió

 Giai đoạn thổi lên lần 1:

Hơi nước quá nhiệt 5at, 280 – 350oC từ xưởng Nhiệt điện qua lưu lượng

kế cấp sang khu lò tạo khí qua bộ giảm áp và phân đoạn cấp cho từng lò tạo khí.Khí than ẩm chế tạo được đi qua lò đốt, qua lò hơi nhiệt thừa về van 3 ngả, đếntúi rửa

 Giai đoạn thổi xuống:

Hơi nước được đưa vào lò tạo khí từ trên xuống Khí than ẩm sinh ra đượcqua tầng xỉ, mũ gió, van 3 ngả vào thủy phong túi rửa rồi ra đường ống khí than

ẩm chung

 Giai đoạn thổi lên lần 2:

Dùng hỗn hợp không khí và hơi nước thổi lên theo lưu trình như giai đoạnthổi lên lần 1 nhưng thời gian ngắn hơn

 Giai đoạn thổi sạch:

Giai đoạn thổi sạch theo lưu trình như giai đoạn thổi gió nhưng van ốngkhói đóng để khí than ẩm đi vào đường ống khí than ẩm chung

Chú ý:

Điều chỉnh tỷ lệ H2 : N2 trong khí than ẩm chủ yếu nhờ tăng giảm lượngkhông khí (N2)

Các thiết bị chính trong cương vị:

Hệ thống lò phát sinh khí than Φ3m: 8 lò; Φ2,745m: 2 lò Mỗi hệ thống lòbao gồm các thiết bị sau:

 Lò phát sinh khí than: 01

 Nồi hơi nhiệt thừa: 01

Hệ thống lò 3÷10 sử dụng hệ thống khống chế bằng máy vi tính sử dụngdầu cao áp để khống chế quá trình đóng mở van cửa lò Hệ thống lò 1,2 sử dụng

hệ thống khống chế bằng máy tự động và đóng mở van bằng nước cao áp

1) Lò khí hóa UGI

Có 2 loại lò có đường kính khác nhau là Φ2745mm và Φ3000mm.

Lò bao gồm có 4 phần chính như sau:

 Nồi hơi vỏ kép: H = 2961mm; FTN = 13m2; lượng nước chứa 12m3

Có tác dụng chống hiện tượng nhiệt độ tầng nhiên liệu quá cao làmcho xỉ chảy ra bám dính vào thành lò gây hiện tượng treo nhiênliệu, đồng thời sản xuất ra hơi nước thấp áp 0,5÷0,8at

đều cho tầng than Loại cũ có hình bảo tháp có đường kính vànhlớn nhất 1200mm, mũ gió tầng trên cùng khoan 20 lỗ Φ20, diện

2650mm, diện tích thông gió 1,5m2

 Ghi lò: có 2 loại Loại cũ có cơ cấu truyền động bằng giảm tốc hànhtinh, điều chỉnh tốc độ bằng bộ khống chế ZLK; loại mới cóc ơ cấutruyền động bằng giảm tốc kiểu biến tần Tốc độ chuyển động trungbình của ghi lò từ 0,3÷0,8v/h

 Mâm tro: đỡ toàn bọ trọng lượng tầng tro xỉ và tầng nguyên liệu.Loại cũ trên mâm tro cố định 4 đỡ gạt tro hình lưỡi liềm gọi là gờđẩy tro; loại mới có 2 cày tro có tác dụng đẩy tro xuống phễu tro.2) Lò đốt

Chiều cao H = 10880mm; đường kính Φ3354mm

Tác dụng:

 Thu hồi nhiệt khí thổi gió và thổi lên

 Đốt triệt để CO và H2 trong khí thổi gió

xuống

 Loại bỏ một phần bụi trong khí thổi gió và khí than ẩm thổi lên.Cấu tạo:

Chóp trên và chóp dưới và phần trụ hình tròn

Vỏ lò làm bằng thép cuốn dày 8mm, phần hình trụ được xếp gạch chịunhiệt, phần chóp và hình trụ dưới được xây lót bằng gạch chịu lửa.

3) Nồi hơi nhiệt thừa

Tác dung: thu hồi nhiệt lượng của khí thổi gió và khí than ẩm thổi lên đểsản xuất hơi nước; làm nguội khí thổi gió trước khi phóng không; làm nguội khíthan ẩm thổi lên trước khi đưa vào thủy phong túi rửa; tách một phần bụi trongkhí thổi gió và khí than ẩm thổi lên

Cấu tạo: có hình trụ tròn, 2 mặt trên và dưới có gắn 2 mặt sàng để lồngống chùm

 Dung tích: 15m3 Plv: 700mmH2O Tlv: 80oC

5) Két khí

Tác dụng: chứa khí than ẩm, trộn khí than của các lò với nhau, cân bằngphụ tải hệ thống sản xuất, giúp các cương vị sau ổn định phụ tải một cách liêntục

Cấu tạo:

 2 tầng hình trụ tròn, 1 chụp vuông

 Tầng trên chứa khí có đường kính: Φ:27016 x 6; H:9590

 Thành phần khí than yêu cầu:

 Thành phần CO2 trong KTA thổi lên: 7,0 ÷ 8,0%

 Thành phần khí than yêu cầu:

 Thành phần CO2 trong KTA thổi lên: 6,0 ÷ 8,0%

b Cương vị Lọc bụi tĩnh điện

Cương vị Lọc bụi tĩnh điện có nhiệm vụ tách bụi trong khí than ẩm từ kétkhí trước khi đi vào quạt khí than ẩm đưa sang xưởng Amoniac

Khí than ẩm từ két khí được dẫn vào phía dưới của thiết bị lọc bụi tĩnh

điện Khí than ẩm đi từ dưới lên vào trong các điện cực lắng kiểu ống Dưới tácdụng của điện trường mạnh giữa điện cực quầng và điện cực lắng sinh ra bởidòng điện một chiều điện thế cao (-35 – -75 kV) các hạt bụi bị ion hóa tích điện

âm và tách ra khỏi pha khí bám vào bề mặt điện cực lắng Bụi bám vào điện cựclắng được bơm nước rửa liên tục

c Cương vị Nước tuần hoàn tạo khí

Cương vị Nước tuần hoàn tạo khí có nhiệm vụ lấy bụi, làm lạnh nước tuầnhoàn và bơm nước tuần hoàn đã làm lạnh để giảm nhiệt độ và khử hàm lượngbụi thô trong khí than ẩm

Nước lạnh nhiệt độ 35 – 40oC được 3 bơm nước lạnh bơm lên các tháp rửa,

10 thủy phong túi rửa và làm mát xỉ Nước ra có nhiệt độ cao theo đường ốngqua 6 bể lắng, riêng nước làm mát xỉ ra 3 bể lắng than trước Ở đây nước bốchơi làm lạnh một phần và bụi lắng xuống Bùn định kỳ nạo vét Nước từ 6 bểlắng có nhiệt độ 40 – 50oC tiếp tục đưa qua bể trung gian và được 3 bơm nướcnóng bơm lên 2 tháp làm lạnh Tháp làm lạnh có các vòi phun nước rơi xuốnggiàn làm mát bằng đệm tre hoặc gỗ, phía trên còn lắp 2 quạt trục lưu để hútkhông khí tăng cường làm mát nước, phía dưới là bể chứa nước lạnh Vì mộtphần nước tổn thất do bốc hơi nên có đường ống nước bổ sung vào bể chứanước lạnh

d Cương vị Thu hồi khí thổi gió

Cương vị Thu hồi khí thổi gió có nhiệm vụ thu hồi hiển nhiệt và ẩn nhiệtcủa khí thổi gió từ lò tạo khí, khí thùng chứa từ tổng hợp NH3 và khí thải để sảnxuất hơi nước bão hòa 1,37 MPa cung cấp cho các hộ tiêu thụ

Khí thổi gió của các lò tạo khí được dẫn ra từ cửa lò hơi nhiệt thừa vàođường ống khí thổi gió chung, qua cyclone khử bụi, sau đó chia làm 2 đường đivào đỉnh lò đót theo 2 hướng tiếp tuyến khác nhau Tiếp theo, được trộn lẫn vớikhông khí nóng từ bộ dự nhiệt không khí nhiệt độ cao Hỗn hợp khí được bốccháy nhờ vòi đốt Khói lò có nhiệt độ cao qua phần dưới lò đốt đến bộ dự nhiệtkhông khí nhiệt độ cao, lò hơi nhiệt thừa, bộ gia nhiệt nước mềm, bộ dự nhiệt

không khí nhiệt độ thấp, quạt khói và cuối cùng phóng không qua ống khói.Năng lực sản xuất 12 – 16 tấn hơi bão hòa 1,37 MPa/h.

2.2.2 Xưởng NH 3

2.2.2.1 Nhiệm vụ

 Công đoạn tinh chế khí:

Công đoạn tinh chế khí rất quan trọng trước khi tổng hợp NH3 để sảnxuất đạm urê từ than Trong khí than ẩm có nhiều tạp chất hóa học và cơ họcnhư CO, CO2, CH4, Ar, H2S, COS, lưu huỳnh hữa cơ, tro bụi và dầu mỡ Trừ

CH4 và Ar được thải sau khi tổng hợp NH3 còn các thành phần khác đều phảiloại bỏ tại công đoạn tinh chế khí Yêu cầu cơ bản là (CO + CO2) < 20 ppm, H2S

< 1 ppm, hỗn hợp N2, H2 tương đối thuần khiết

Công đoạn tinh chế khí gồm các khâu:

 Khử H2S trong khí than ẩm;

 Khử H2S trong khí biến đổi;

 Khử CO2.Khâu khử H2S trong khí than ẩm có hệ thống thiết bị thu hồi lưu huỳnhnhư một sản phẩm phụ

Khâu khử CO2 thu được CO2 thuần khiết ≥ 98%, ≤ 40oC làm nguyên liệutổng hợp urê và sản xuất CO2 lỏng, rắn

Tổng hợp NH3 từ khí nguyên liệu N2 và H2 theo tỷ lệ H2:N2 = 3:1

2.2.2.2 Lưu trình công nghệ

Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng NH3như Hình 5

Công đoạn tinh chế khí:

Khí than ẩm sau thiết bị lọc bụi tính điện được quạt khí than ẩm đưa vàotháp khử H2S thấp áp Theo thiết kế ban đầu, khâu khử H2S thấp áp sử dụngdung dịch ADA (Antraquinon Disunfuric Acid) nhưng hiện nay đã chuyển sang

sử dụng dịch keo tananh có tính oxy hóa khử mạnh hơn

Sau tháp khử H2S thấp áp hàm lượng H2S trong khí than ẩm còn < 150 mg/

Nm3 được đưa vào đoạn 1 của máy nén 6 cấp

Dịch tananh sau hấp thụ được tái sinh và đưa trở lại , bọt lưu huỳnh đượcthu hồi thành sản phẩm phụ lưu huỳnh rắn

Khí than ẩm sau khử H2S thấp áp vào đoạn I, II và III của máy nén 6 cấp đểnén nâng áp suất lên 2,1 Mpa, nhiệt độ ≤ 40oC rồi vào khâu biến đổi Đầu tiênqua bộ phân ly dầu-nước, tiếp theo qua 2 bộ lọc bằng than cốc để khử hết dầu,bụi và các tạp chất khác, rồi đi qua thiết bị trao đổi nhiệt khí biến đổi, hỗn hợpvới hơinước quá nhiệt đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí than, ra khỏi bộ trao đổinhiệt khí than được hỗn hợp với khí than lạnh thành hỗn hợp khí có nhiệt độ 180– 210oC, tỷ lệ hơi nước/ khí khoảng 0,3 đi vào lò biến đổi số 1 lần lượt qua tầngchất bảo vệ, tầng chống độc – chống oxy hóa và tầng xúc tác biến đổi chịu lưuhuỳnh Một phần CO bị chuyển hóa, nhiệt độ hỗn hợp khí đạt 350 – 380oC đi rakhỏi đáy lò biến đổisố 1, đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí than, rồi đi vào bộ làmlạnh nhanh số 1 làm lạnh bằng nước ngưng Hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 –

210oC đi vào đoạn trên lò biến đổi số 2 tiếp tục tiến hành biến đổi CO, nhiệt độđạt 300 – 320oC rồi đi qua bộ làm lạnh nhanh số 2 làm lạnh bằng nước ngưng,hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 – 210oC tiếp tục đi vào đoạn dưới lò biến đổi số 2,phần CO còn lại tiếp tục bị biến đổi Khí biến đổi có nhiệt độ ≤ 250oC và CO ≤1,5% đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí biến đổi, qua thiết bị đun sôi của hệ thốngtái sinh tăng áp dung dịch khử CO2 để tận thu nhiệt, sau đó đưa tới khâu khử

H2S trong khí biến đổi

Khí biến đổi tới đi vào phía dưới tháp hấp thụ H2S trung áp, qua các tầngđệm H2S được hấp thụ bởi dung dịch tananh dội từ đỉnh xuống

Khí biến đổi được phân ly bọt ở bộ khử bọt trên đỉnh tháp sau đó đi ra khỏitháp hấp thụ H2S trung áp vào tháp phân ly, ở đây mù dịch tananh cuốn theo tiếptục được tách ra và khí than ẩm tiếp tục được đưa sang khâu khử CO2 bằng dungdịch kiềm nóng

Khí biến đổi sau khử lưu huỳnh qua thiết bị trao đổi nhiệt được gia nhiệt

bởi khí biến đổi từ khâu biến đổi đến, nhiệt độ tăng từ 40oC lên 90oC và đi vàophía dưới tháp hấp thụ CO2 và sau đó ra khỏi ở đỉnh thì được gọi là khí tinh chế,qua thiết bị làm lạnh bằng nước, thiết bị phân ly rồi đi về các đoạn IV và V củamáy nén 6 cấp.

Khí tinh chế ra khỏi đoạn V của máy nén 6 cấp có áp suất 12,5 MPa đưasang khâu tinh chế vi lượng bằng dung dịch amoniac acetate đồng và dung dịchkiềm Sở dĩ như vậy vì quá trình tổng hợp NH3 đòi hỏi hàm lượng các chất gâyngộ độc xúc tác như CO, CO2, H2S và O2 nhỏ nhất Khâu tinh chế vi lượng nhằmkhử tối đa các chất đó khỏi khí tinh chế Ra khỏi khâu này khí tinh chế có hàmlượng rất nhỏ H2S và (CO+CO2) < 20 ppm được gọi là khí tinh luyện

Công đoạn tổng hợp NH3:

Hình 4 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng NH 3

Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu N2 và H2 theo tỷ lệ H2:N2 = 3:1 vào

đoạn VI của máy nén 69 cấp để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH3 Khí tinhluyện ra đoạn VI của máy nén 6 cấp có áp suất 31,5 MPa được đưa qua bộ phân

ly dầu nước, sau đó qua tổ hợp thiết bị làm lạnh – ngưng tụ – phân ly (trước đây

là tháp 3 kết hợp), tại đây nó được kết hợp với khí tuần hoàn, được làm lạnhbằng khí lạnh và NH3, giảm nhiệt độ xuống -2oC, các cấu tử lỏng như dầu, nước,

NH3 bị ngưng tụ và phân ly Tiếp theo, đi vào tháp tổng hợp NH3 lần 1 vừa đểlàm lạnh thành tháp tổng hợp NH3 đồng thời cũng để nhận nhiệt của phản ứngtổng hợp NH3, ra khỏi tháp tổng hợp NH3 lần 1 sẽ trao đổi nhiệt với khí ra khỏitháp tổng hợp NH3 lần 2, cùng với sự có mặt của xúc tác sắt tiến hành phản ứngtổng hợp NH3

NH3 hình thành ở trạng thái khí, ra khỏi tháp được làm lạnh gián tiếp bằngnước để ngưng tụ thành NH3 lỏng qua phân ly 1 để tách NH3 ngưng tụ ra khỏihỗn hợp khí, sau đó hỗn hợp khí này được đưa qua máy nén tuần hoàn turbinenâng áp suất lên để bù đắp phần áp suất bị mất do phản ứng tổng hợp NH3 làphản ứng giảm số phân tử khí và lượng NH3 bị ngưng tụ Ra khỏi máy nén tuầnhoàn turbine hỗn hợp khí đi vào tổ hợp thiết bị làm lạnh – ngưng tụ – phân lytrộn lẫn với khí tinh luyện mới vào, tiếp tục thực hiện quá trình làm lạnh, ngưng

tụ và phân ly Phần khí không ngưng còn lại tiếp tục quay trở lại tháp tổng hợp

NH3 thực hiện chu trình tuần hoàn liên tục NH3 lỏng nồng độ 98,8% được phântách khỏi hệ thống bằng các thiết bị phân ly, được giảm áp xuống 2,4 Mpa, quathùng chứa trung gian được đưa về kho cầu chứa

Cơ chế quá trình khử H 2 S trong khí than ẩm bằng dung dịch keo tananh:

 Các hóa chất:

Dung dịch keo tananh (hay còn gọi là keo thuộc da) được chiết xuất từthực vật có chứa nhiều tananh như chay, si, sắn, củ nâu,…đem nghiền nhỏ,ngâm nước, lọc Tananh là hợp chất hữu cơ có chứa nhiều gốc OH−

Dung dịch Na2CO3 là dung dịch xúc tác trong quá trình hấp thụ H2S

NaVO3 là chất chống tạo kết tủa V – O – S, đồng thời ức chế chống ănmòn

Sung dịch Na2CO3 hấp thụ H2S tạo thành hợp chất hydrosulfide

Trong pha lỏng hượp chất hydrosulfide kết hợp với vanadate natri NaVO3

tạo thành muối pirovanadate mang tính khử, đông thời lưu huỳnh nguyên tốđược tách ra

oxy hóa

Na2V4O9 + 2Tananhoxy hóa + 2NaOH = 4NaVO3 + 2 Tananhkhử