1 CÔNG NGHỆ sản XUẤT đạm URÊ từ THAN

LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghiệp dầu khí là một ngành kinh tế mũi nhọn, nằm trong chiến lược phát triển kinh tế quan trọng của đất nước. Tuy mới ra đời và phát triển trong giai đoạn đất nước đổi mới, song với sự vươn lên không ngừng ngành dầu khí Việt Nam đã trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn, góp phần thúc đẩy sự phát triển đất nước theo con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong giai đoạn phát triển hiện nay của ngành dầu khí, ngành cơ khí thiết bị khoan đóng góp một phần rất quan trọng. Mỗi một thiết bị đều có chức năng, lĩnh vực phục vụ khác nhau. Để phát huy được tính năng kỹ thuật cũng như hiệu suất làm việc cao và kéo dài tuổi thọ thiết bị, điều quan trọng là phải đảm bảo chúng luôn làm việc ở trạng thái kỹ thuật tốt nhất. Muốn vậy các thiết bị phải có chế độ vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa đúng thời gian và đúng kỹ thuật đã quy định. Việc sử dụng những máy móc thiết bị phục vụ cho công tác khoankhai thác dầu khí, không thể không nhắc đến tầm quan trọng của bộ tời khoan. Tời khoan là thiết bị quan trọng trong hệ thống nâng thả, nó có công dụng kéo thả bộ cần khoan ống chống, biển chuyển động quay của động cơ thành chuyển động lên xuống của ròng rọc, truyền tải cho chòong khoan phá hủy đất đá…Vì vậy mà em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa tời D2000E. Tính toán lựa chọn ly hợp của tời’’ với mục đích tìm hiểu quá trình làm việc, chế độ vận hành và bảo dưỡng tời khoan, việc lựa chọn ly hợp cho tời để đảm bảo truyền mô men và an toàn trong quá trình làm việc. Đồ án của em gồm 5 chương: Chương 1: Giới thiệu chung về tổ hợp thiết bị khoan. Chương 2: Tổng quan về hệ thống nâng thả. Chương 3: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tời D2000E. Chương 4: Nguyên nhân hư hỏng, biện pháp hạn chế. Vận hành bảo dưỡng và sủa chữa tời khoan. Chương 5: Tính toán ly hợp của tời. Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỔ HỢP THIẾT BỊ KHOAN 1.1. Chức năng và các bộ phận của tổ hợp khoan Tổ hợp thiết bị khoan bao gồm các thiết bị, cơ cấu máy dùng để thực hiện quy trình công nghệ khoan các giếng khoan theo một công nghệ nào đó. Quy trình công nghệ cơ bản của công tác khoan bao gồm: Quay dụng cụ khoan, truyền mô men quay và tải trọng lên chòong khoan để thực hiện quá trình phá hủy đất đá (khoan thuần túy). Vận chuyển mùn khoan, rửa hoặc thổi giếng khoan (làm sạch mùn khoan dưới đáy). Nâng thả bộ dụng cụ khoan để thay thế dụng cụ phá hủy (chòong khoan), thả cột ống chống để gia cố thành giếng khoan. Gia công và làm sạch dung dịch, điều chế dung dịch. Ngoài ra còn có các công việc: thử vỉa, đo độ cong của giếng, xây lắp tháo dỡ… Để làm tốt những công tác trên thì cần phải có những bộ phận để thực hiện chức năng này: Thiết bị nâng thả bộ dụng cụ và cột ống chống: cơ cấu nâng ( tời khoan, bộ hãm tời, hệ ròng rọc, tháp khoan ). Trong quá trình làm việc cơ cấu nâng chịu tải trọng lớn nhất( trục tải chính). Thiết bị quay bộ dụng cụ khoan: bàn roto, đầu quay di động, các loại động cơ đáy( tua bin, trục vít, động cơ khoan điện…) Cơ cấu của bộ dụng cụ phục vụ cho công tác nâng thả bao gồm: khóa tháo vặn cần, ống, hệ thống giá đỡ kẹp cần, êlêvatơ, móc nâng… Thiết bị làm sạch giếng khoan: các máy bơm khoan, bình điều hòa, hệ thống ống hút, ống đẩy, hệ thống máng tuần hoàn dung dịch, máy trộn, sàng rung, thiết bị tách mùn khoan… Thiết bị để bịt kín miệng giếng, bao gồm: thiết bị đầu ống, thiết bị chống dầu khí phun( thiết bị đối áp) Thiết bị dẫn động : động cơ phát lực, động cơ diezen, động cơ điện, động cơ khí nén, thủy lực, các bộ truyền chuyển động, hộp giảm tốc, hộp tốc độ và các thiết bị điều chỉnh khác… Dụng cụ và thiết bị đáy: chòong khoan, cần khoan, các chi tiết nối cần, cần nặng, các bộ định tâm, các thiết bị để cứu chữa sự cố. Thiết bị điều khiển, đo và kiểm tra Các thiết bị phụ trợ khác phục vụ cho quá trình khoan: các thiết bị phục vụ quá trình xây lắp, cẩu, cần trục, máy bơm phụ trợ, máy nén khí… 1.2. Sơ đồ tổ hợp thiết bị khoan Do trong công tác khoan dầu khí luôn luôn có sự thay đổi về những giải pháp công nghệ cũng như các phương án kỹ thuật nhằm tăng năng suất cho quá trình xây lắp, nên ta cần thiết kế một tổ hợp thiết bị khoan mới. Sau khi lựa chọn các thông số cơ bản thì chúng ta cần thiết kế sơ đồ phối hợp giữa các cơ cấu máy để cho thiết bị làm việc với hiệu quả cao nhất. Sơ đồ bố trí thiết bị là cơ sở để chúng ta thực hiện phương án xây lắp, tháo dỡ và vận chuyển trong quá trình xây dựng. Có nhiều cách bố trí thiết bị khác nhau nhưng chúng ta thường sử dụng cách bố trí chúng trên mặt phẳng như sau:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ - CƠ SỞ THANH HÓA  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN GIẢNG VIÊN HD: NGUYỄN HỮU TOÀN SINH VIÊN TH : PHAN TẤT GẦN MSSV : 10013363 LỚP : NCHD4TH THANH HÓA, THÁNG 07 NĂM 2014 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Thanh Hóa, ngày … tháng … năm 2014 Giảng viên Sinh viên thực hiện: Phan Tât Gần Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Thanh Hóa, ngày … tháng … năm 2014 Giảng viên Sinh viên thực hiện: Phan Tât Gần Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH Sinh viên thực hiện: Phan Tât Gần Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn MỤC LỤC Sinh viên thực hiện: Phan Tât Gần Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn MỞ ĐẦU Nước 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 tấn/năm.(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 CO 2 , H 2 S, NO, NH 3 việc thu hồi các chất khí 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 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 NH 3 và CO 2 . 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. Sinh viên thực hiện: Phan Tất Gần Trang 1 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn 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 NH 3 lỏng và khí CO 2 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 NH 3 lỏng và khí CO 2 , 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 Sinh viên thực hiện: Phan Tất Gần Trang 2 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠM URE 1.1: Sản phẩm Ure: Urê được Hilaire Rouelle phát hiện từ nước tiểu vào năm 1773 và được Friedrich Woehler tổng hợp lần đầu tiên từ ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 và potassium cyanate KOCN vào năm 1828. Đây là quá trình tổng hợp lần đầu một hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ và nó đã giải quyết được một vấn đề quan trọng của một học thuyết sức sống. Năm 1870, urê đã được sản xuất bằng cách đốt nóng cácbamat amôn trong một ống bịt kín. Điều này là nền tảng cho công nghệ sản xuất urê công nghiệp sau này. Cho tới những năm đầu thế kỷ 20 thì urê mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp nhưng ở mức sản lượng rất nhỏ. Sau đại chiến thế giới thứ II, nhiều nước và hãng đã đi sâu cải tiến quy trình công nghệ để sản xuất urê. Những hãng đứng 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 này đưa ra công nghệ sản xuất urê tiên tiến, mức tiêu phí năng lượng cho một tấn sản phẩm urê rất thấp. 1.2. Tính chất của Urê 1.2.1. Tính chất vật lý Urê có công thức phân tử là CON 2 H 4 hoặc (NH 2 ) 2 CO. Tên quốc tế là Diaminomethanal. Ngoài ra urê còn được biết với tên gọi là carbamide , carbonyl diamide. Urê có màu trắng, dễ hòa tan trong nước, ở trạng thái tinh khiết nhất urê không mùi mặc dù hầu hết các mẫu urê có độ tinh khiết Sinh viên thực hiện: Phan Tất Gần Trang 3 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn cao đều có mùi khai. Bảng 1.1: Thành phần đặc tính của urê Tên thành phần Giá trị Tỉ trọng d, g/ cm 3 13,230 Dạng tinh thể và dạng bề ngoài Dạng kim, lăng trụ, tứ giác Điểm nóng chảy, 0 C 132,7 Chỉ số khúc xạ 1,484; 1,602 Năng lượng hình thành tự do ở 25 0 C, J/mol -197,15 Nhiệt nóng chảy, J/g 251 Nhiệt hòa tan trong nước, J/g 243 Nhiệt kết tinh, dịch ure nước 70%, J/g 460 Độ ẩm tương đối 81% (20 0 C) 73% (30 0 C) Nhiệt riêng, J/Kg.K 1439 1,661 1,887 2,10 ở 0 0 C 50 0 C 100 0 C 150 0 C Hàm lượng Nito 46,6% N Tính chất hút ẩm, kết tảng của Urê Urê là chất dể hút ẩm từ môi trường xung quanh tại một nhiệt độ nhất định ứng với áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường lớn hơn áp suất hơi nước trên bề mặt urê. Urê sẽ hút ẩm khi độ ẩm môi trường xung quanh lớn hơn 70%, nhiệt độ 10-40 0 C. Sinh viên thực hiện: Phan Tất Gần Trang 4 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn 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 yếu gây 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 tạo cho các hạt urê có mối liên kết hàn bền vững do bụi và mảnh vỡ điền vào không gian giữa các hạt urê. Để chống kết tảng hạt urê, ngày nay người ta áp dụng một số biện pháp sau: - 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, tăng cường lực cơ giới của hạt và hạn chế hút ẩm. - Tiêm fomanđêhyt hoặc urê fomanđêhyt vào dòng dung dịch urê trước hoặc sau hệ thống cô đặc. - Tạo urê hạt to trên một hệ thống tạo hạt tầng sôi thùng quay, làm giảm bề mặt riêng tiếp xúc không khí của hạt urê, độ bền vững cơ giới cao. 1.2.2. Tính chất hóa học Hòa tan trong nước, nó thủy phân rất chậm để tạo thành cacbamat amôn (1) cuối cùng phân hủy thành amoniac và điôxit cacbon. Phản ứng này là cơ sở để sử dụng urê làm phân bón. Trong môi trường đất ẩm : Sinh viên thực hiện: Phan Tất Gần Trang 5 [...]... khí than ẩm (H2S, CO,…) - Sản xuất nguyên liệu tổng hợp urea: NH3 lỏng, CO2 khí Xưởng Urea: Tổng hợp urea Urê Sản phẩm phụ Hình 1 Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than Sinh viên thực hiện: Phan Tất Gần Trang 14 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn 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. .. thực hiện: Phan Tất Gần Trang 13 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn 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, Hoi nước Than cục antraxit Không khí xưởng Amoniac và xưởng Urê được thể hiện như Hình 1 Xưởng Tạo khí: Điện Tạo khí than ẩm: H2: N2 = 3: 1, và các tạp chất (bụi, H2S,... độ đất 7C 15 C 25oC 32oC 0 0 0 0 0 2 0 0 1 2 4 2 2 4 5 6 5 6 7 10 8 5 7 12 19 10 6 10 14 20 Bảng 1. 3 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi ammonia theo độ pH của Thời gian (Ngày) o o đất Thời gian (Ngày) 0 2 4 6 8 10 5,0 0 0 1 4 8 8 Độ pH của đất 5,5 6,0 0 0 0 0 2 5 5 7 9 12 10 13 6,5 0 0 10 11 18 22 7,0 0 1 18 23 30 40 7,5 0 5 20 30 33 44 Ngày nay khoa học đang nghiên cứu sử dụng phân đạm dạng nhũ... thống Dịch urê ra khỏi đỉnh tháp tổng hợp urê qua các công đoạn phân giải và cô đặc để tách NH3 chưa phản ứng, đồng thời nâng cao nồng độ urê, sau đó đi vào tháp tạo hạt Hạt urê đạt tiêu chuẩn kích thước, làm nguội, đóng bao và chuyển vào kho thành 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... Gần Trang 11 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn 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 trình khí hóa làm việc gián đoạn ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu chính là than cục, 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... 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 NH3 2.2.2 .1 Nhiệm vụ − Công đoạn tinh chế khí: Công đoạn tinh chế khí rất quan trọng trước khi tổng hợp NH 3 để sản xuất đạm urê từ than Trong khí than ẩm có nhiều tạp chất hóa học và cơ học như CO, CO2, CH4, Ar, H2S, COS, lưu huỳnh hữa cơ, tro bụi... Ammonium rất dễ gây cháy nổ) Với hàm lượng đạm cao, 46%, sử dụng urê giảm bớt được chi phí vận chuyển, công lao động và kho bãi tồn trữ so với các sản phẩm cung cấp đạm khác 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 tương đương với các loại sản phẩm cung cấp đạm khác 1. 4.2 Cách sử dụng phân urê hiệu quả nhất Nitrogen có thể bị... được CO2 thuần khiết ≥ 98%, ≤ 40oC làm nguyên liệu tổng hợp urê và sản xuất CO2 lỏng, rắn − Công đoạn tổng hợp NH3: 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 vào tháp khử H2S thấp áp Theo thiết kế ban đầu, khâu... Khí than ẩm sau đó đi qua nồi hơi nhiệt thừa để tận dụng nhiệt sản xuất hơi nước từ nước tuần hoàn 10 0oC, làm nguội và tách bụi 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 khí than ẩm đi vào két khí Két khí còn có tác dụng trộn và cân bằng áp suất khí than ẩm của các lò tạo khí Cuối cùng, khí than. .. khí than ẩm chung Chú ý: Điều chỉnh tỷ lệ H2 : N2 trong khí than ẩm chủ yếu nhờ tăng giảm lượng không 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 lò bao gồm các thiết bị sau: + Lò phát sinh khí than: 01 + Lò đốt: 01 + Nồi hơi nhiệt thừa: 01 + Thủy phong túi rửa: 01 + Thủy phong lò đốt: 01 Sinh viên thực hiện: Phan Tất Gần Trang 16 . Tất Gần Trang 13 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn 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. 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, hơi nước. Bản)…Các hãng này đưa ra công nghệ sản xuất urê tiên tiến, mức tiêu phí năng lượng cho một tấn sản phẩm urê rất thấp. 1. 2. Tính chất của Urê 1. 2 .1. Tính chất vật lý Urê có công thức phân tử là CON 2 H 4