CHƯƠNG 2: PHÂN XƯỞNG THU HỒI LƯU HUỲNH1.4 Mục đích và công suất của phân xưởng Phân xưởng thu hổi lưu huỳnh được thiết kế nhằm chuyển hóa toàn bộ các hợpchất của lưu huỳnh có mặt trong d
Trang 1LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là phần rất quan trọng đối với mọi sinh viên, nó là ngưỡng cửacuối cùng trước khi kết thúc giai đoạn sinh viên Đồ án tốt nghiệp là bài tổng kếtcác kiến thức mà một sinh viên được truyền dạy trên giảng đường đại học, qua đóphần nào đánh giá trình độ của sinh viên
Sau đợt thực tập kéo dài một tháng tại nhà máy lọc dầu Dung Quất, được sựgiới thiệu của nhà trường và sự đồng ý của ban lãnh đạo nhà máy, rất may mắn emlại được làm đồ án tốt nghiệp tại nhà máy trong thời gian ba tháng
Nhờ sự hướng dẫn tận tình của các anh kĩ sư trong cụm phân xưởng Area 3,phòng đạo tạo cũng như tập thể công nhân, ban lãnh đạo nhà máy đã giúp đỡ emhoàn thành đồ án và cả trong quá trình sinh hoạt tại nhà máy
Một lần nữa em xin chân hành cảm ơn
Trang 2MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 1
1.1 Tổng quan 1 1.2 Sơ đồ tổ chức 1 1.2.1 Sơ đồ tổ chức công ty lọc hóa dầu Bình Sơn 1
1.2.2 Sơ đồ tổ chức cụm phân xưởng 2
1.3 Sơ đồ công nghệ nhà máy 3 CHƯƠNG 2: PHÂN XƯỞNG THU HỒI LƯU HUỲNH 4
2.1 Mục đích và công suất của phân xưởng 4 2.2 Dòng nguyên liệu 4 2.3 Tiêu chuẩn sản phẩm 4 2.4 Khói thải từ lò đốt incinerator 5 2.5 Sơ đồ công nghệ 6 2.6 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 7 2.6.1 Khu vực phản ứng Claus 7
2.6.2 Thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh cuối và Tail gas Coalescer 16
2.6.3 Bể chứa lưu huỳnh lỏng 17
2.6.4 Khu vực tách khí cho lưu huỳnh 17
2.6.5 Khu vực incinerator 18
2.7 An toàn trong phân xưởng 20 2.7.1 Tính chất vật lý và ảnh hưởng độc tố của H 2 S 20
2.7.2 Tính chất vật lý và ảnh hưởng độc tố của SO 2 21
2.7.3 Tính chất vật lý và ảnh hưởng độc tố của lưu huỳnh 21
2.8 Các phản ứng xảy ra22 2.8.1 Các phản ứng trong thiết bị phản ứng nhiệt 22
2.8.2 Các phản ứng trong thiết bị phản ứng xúc tác (A-2201-R-02/03/04) 23
2.8.3 Quá trình ngưng tụ 24
2.8.4 Phản ứng hoá học trong khu vực lưu huỳnh tách khí 24
2.8.5 Những phản ứng trong incinerator (A-2201-H-01) 24
2.9 Xúc tác và và lão hóa xúc tác 25 2.9.1 Xúc tác 25
2.9.2 Lão hóa xúc tác 26
CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG NGUYÊN LIỆU THỰC TẾ ĐẾN PHÂN XƯỞNG THU HỒI LƯU HUỲNH 27
Trang 33.1 Dòng nguyên liệu thực tế đến phân xưởng 27
3.2 Các ảnh hưởng đến phân xưởng 27
3.2.1 Tắt nghẽn hệ thống vận hành 27
3.2.1.1 Thiết bị Claus Waste Heat Boiler: 27
3.2.1.2 Thiết bị heat exchange 29
3.2.2 Thiết bị Catalytic Reactors: 29
3.2.3 Sản phẩm lưu huỳnh: 31
CHƯƠNG 4: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ 33
4.1 Biện pháp tạm thời 33 4.1.1 Giảm áp suất và tăng nhiệt độ ở bồn chứa D-1901 33
4.1.2 Giảm lưu lượng tuần hoàn amine đến các thiết bị hấp thụ bằng amin 34 4.1.3 Sục N 2 vào dòng nguyên liệu đến D-1901 35
4.1.4 Tính toán lượng oxy cần thiết cho quá trình cháy ở thermal reactor 36
4.1.5 Thêm LGO, chất phá nhũ và sục N 2 vào bồn chứa D-1801 38
4.2 Biện pháp lâu dài 40 4.2.1 Sử dụng thiết bị tách Hydrocacbon 40
4.2.2 Một số biện pháp đề xuất cho nhà thầu 43
KẾT LUẬN 46
PHỤ LỤC 48
Trang 4DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
LCOHDT Light Cycle Oil Hydro Treater
TSS Total Suspended Solid
Trang 5DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất 1
Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức bộ máy công ty 2
Hình 1.3: Sơ đồ tổ chức của cụm phân xưởng 2
Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ của nhà máy 3
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ 6
Hình 2.2: Cấu tạo Waste Heat Boiler 10
Hình 2.3: Xúc tác S-2001 mới 25
Hình 2.4: Xúc tác S-7001 mới 26
Hình 3.1: Sự bám cốc trong Claus Waste Heat Boiler 28
Hình 3.2: Muội than bám trên thiết bị lọc 28
Hình 3.3: Sự bám cặn trong thiết bị trao đổi nhiệt 29
Hình 3.4: Xúc tác nạp ban đầu 29
Hình 3.5: Xúc tác ở thiết bị phản úng xúc tác thứ nhất 30
Hình 3.6: Xúc tác ở thiết bị phản úng xúc tác thứ hai 30
Hình 3.7: Xúc tác ở thiết bị phản úng xúc tác thứ ba 30
Hình 3.8: Hạt xúc tác khi bám muội cacbon 31
Hình 3.9: Lưu huỳnh thành phẩm ( không bám muội cacbon ) 31
Hình 3.10: Lưu huỳnh khi bị bám muội cacbon 31
Hình 3.11: Lưu huỳnh thải bỏ ( bám nhiều muội cacbon) 32
Hình 3.12: Thải bỏ lưu huỳnh kém chất lượng 32
Hình 4.1: Mẫu Rich Amin trong D-1901 33
Hình 4.2: Đồ thị HC bay hơi theo nhiệt độ ở các điều kiện áp suất 34
Hình 4.3: Mẫu nước chua ra khỏi D-1801 38
Hình 4.4: giải thích của nhà thầu về nhũ tương xuất hiện trong mẫu nước chua 38
Hình 4.5: Các chất phá nhũ sử dụng trong quá trình thử nghiệm 39
Hình 4.6: Sơ đồ kết nối thiết bị tách 40
Hình 4.7: Cụm thiết bị tách 40
Hình 4.8: Màng lọc sơ bộ 41
Hình 4.9: Màng lọc tinh 41
Hình 4.10: Thiết bị tách chính 42
Hình 4.11: Các mẫu nước chua 42
Hình 4.12: Sơ đồ dòng khi thiết kế thêm đường ống 43
Hình 4.13: Các tháp hấp thụ 44
Trang 6DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thông số các dòng nguyên liệu 4
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn sản phẩm lưu huỳnh 5
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn khí thải 5
Bảng 2.4: Các thông số của Burner 8
Bảng 2.5: Các thông số của thermal reactor 8
Bảng 2.6: Thông số Pass I Waste Heat Boiler 11
Bảng 2.7: Thông số Pass II Waste Heat Boiler 12
Bảng 2.8: Thông số Pass III Waste Heat Boiler 13
Bảng 2.9: Thông số Pass IV Waste Heat Boiler 14
Bảng 2.10: Thông số Pass V Waste Heat Boiler 15
Bảng 2.11: Thông số các thiết bị phản ứng xúc tác 16
Bảng 2.12: Thông số của incinerator 18
Bảng 2.13: Thông số Dillution Air Blowers B-2203A/B 19
Bảng 2.14: Hệ thống on-line analysers 20
Bảng 2.15: Thành phần và 1 số tính chất xúc tác S-2001 25
Bảng 2.16: Thành phần và 1 số tính chất xúc tác S-7001 26
Bảng 3.1: Dòng nguyên liệu đến SRU 27
Bảng 4.1: Số liệu thực nghiệm 35
Bảng 4.2: Các hệ số tỉ lệ để tính toán lượng oxi cần thiết 37
Bảng 4.3: Điều kiện và thành phần mẫu trong thử nghiệm 39
Bảng 4.4: Kết quả test từ phòng LAP 42
Bảng 4.5: Thành phần dòng Fuel Gas 45
Trang 7LỜI MỞ ĐẦUNhà máy lọc dầu Dung Quất là nhà máy lọc dầu đầu tiên trong nước, là nhà máy
có tầm quan trọng cực kì lớn trong việc phát triển của nền kinh tế cũng như đảmbảo an ninh năng lượng của đất nước Mọi hoạt động của nhà máy đều được cảnước quan tâm Sau thời gian chạy thử nghiệm, mọi hoạt động của nhà máy dần ổnđịnh
Theo sự phát triển của nền kinh tế, chỉ tiêu về môi trường ngày càng khắt khe
Để đảm bảo việc hoạt động của nhà máy được liên tục, ổn định và sản phẩm có thểbán ra được thị trường thì đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường là điều không thểthiếu
Việc xử lí trong nhà máy thuộc cụm phân xưởng Area 3: xử lí khí chua, nướcchua, nước thải, kiềm thải Trong thời gian qua, vào ngày 20-22/10/2010 các báotrong nước cũng như thời sự đều đưa tin về việc xuất hiện mùi khó chịu tại khu vựclân cận nhà máy mà nguyên nhân là quá trình dừng phân xưởng thu hồi lưu huỳnh
để thay thế xúc tác Đồ án này nêu ra nguyên nhân phải thay xúc tác sớm hơn thiết
kế và nêu ra một số biện pháp để hạn chế
Trang 8CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG
QUẤT
1.1 Tổng quan
Nhà máy lọc dầu Dung Quất là nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam với tổngmức đầu tư khoảng 3,5 tỷ USD, được xây dựng tại 2 xã Bình Thuận và Bình Trị,huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi Công suất thiết kế của nhà máy là 6,5tr tấn dầuthô/năm (148000 BPSD) Nguyên liệu của nhà máy là 100% dầu thô Bạch Hổ hoặcdầu hỗn hợp có tính chất tương tự dầu Bạch Hổ Hàm lượng lưu huỳnh là 0.03%
Hình 1.1: Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất.
1.2 Sơ đồ tổ chức
1.2.1 Sơ đồ tổ chức công ty lọc hóa dầu Bình Sơn
Trang 9Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức bộ máy công ty
1.2.2 Sơ đồ tổ chức cụm phân xưởng
Hình 1.3: Sơ đồ tổ chức của cụm phân xưởng
Trang 101.3 Sơ đồ công nghệ nhà máy
Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ của nhà máy
Trang 11CHƯƠNG 2: PHÂN XƯỞNG THU HỒI LƯU HUỲNH
1.4 Mục đích và công suất của phân xưởng
Phân xưởng thu hổi lưu huỳnh được thiết kế nhằm chuyển hóa toàn bộ các hợpchất của lưu huỳnh có mặt trong dòng khí axit nguyên liệu thành lưu huỳnh ở dạnglỏng và xử lý khí thải để bảo bảo chỉ tiêu môi trường Phân xưởng gồm các vùngsau:
Vùng lưu trữ lưu huỳnh lỏng và tách khí lẫntrong lưu huỳnh lỏng
Công suất theo thiết kế là 5 tấn/ngày và hiệu suất thu hồi lưu huỳnh tối thiểu là95%
Phân xưởng SRU được thiết kế để thu hồi lưu huỳnh từ các dòng khí axit sau:
Incinerator: được thiết kế để xử lí các dòng khí sau:
Bảng 2.1: Thông số các dòng nguyên liệu
Áp suất, kg/cm2g Nhiệt độ, 0C
1.6 Tiêu chuẩn sản phẩm
Lưu huỳnh muốn xuất bán phải đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn:
Trang 12Bảng 2.2: Tiêu chuẩn sản phẩm lưu huỳnh
1.7Khói thải từ lò đốt incinerator
Khói thải ra môi trường từ lò đốt incinerator phải đáp ứng yêu cầu của TiêuChuẩn Chất Lượng Khí QCVN 34: 2010/ BTNMT:
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn khí thải
Trang 131.8 Sơ đồ công nghệ
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ
Trang 141.9 Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Hai bơm (A-2201-P-01A/B và A-2201-P-01A/B) tự động bơm lượng lỏng ngưng
tụ từ các bình tách lỏng đến bể thải kín ở phân xưởng U- 018 (D-1807) Sự hoạtđộng của bơm được điều khiển bởi mức chất lỏng trong bình tách
Khí trong A-2201-D-01 được gia nhiệt bởi dòng hơi cao áp tại thiết bị gia nhiệt
sơ bộ A-2201-E-01 Sau đó dòng khí axit được đưa vào đầu đốt của thiết bị phảnứng nhiệt A-2201-R-01 với lưu lượng dòng được điều khiển bởi thiết bị điều khiểnPIC-529 tại dòng khí ra ở A-2201-D-01 Một phần khí axit từ ARU được đưa vàovùng phản ứng thứ 2 của thiết bị phản ứng nhiệt
Khí giàu H2S từ SWS từ A-2202-D-02 được đưa vào đầu đốt của thiết bị phảnứng nhiệt sau khi được phối trộn với dòng khí axit từ ARU
1.9.1.2 Không khí cháy cung cấp đến khu vực Claus
Dòng không khí ở áp suất khí quyển được đưa vào hệ thống quạt nén
A-2201-B-01 A/B Áp suất của dòng khí được điều khiển bởi thiết bị điều khiển áp suất
PIC-545 Một phần nhỏ khí nén được sử dụng để tách khí H2S bị lôi cuốn theo dòng lưuhuỳnh lỏng trong bể A-2201-TK-01
Một phần được đưa qua gia nhiệt bởi dòng hơi nước áp suất cao ở A-2201-E-02nhằm tăng đảm bảo nhiệt độ tại thiết bị A-2201-R-01 Luu lượng dòng hơi cung cấp
có nhiệt độ được điều khiển bởi thiết bị TIC-523 được tính toán phù hợp với côngsuất A-2201-E-02.Sau đó dòng khí này được đưa qua thiết bị phản ứng nhiệt A-2201-R-01
1.9.1.3 Thiết bị Thermal Reactor và Burner
Thiết bị Thermal Reactor và Burner là những bộ phận quan trọng trong khu vựcClaus
Cấu tạo Burner:
Trang 15Bảng 2.4: Các thông số của BurnerThermal Reactor A2201-R01 BurnerNozzole data for burner
Nhiệt độ thiết kế (0C) (lớp bảo ôn) 343
Nhiệt độ vận hành (0C) (lớp bảo ôn) 250
Cấu trúc burner
Cấu tạo thiết bị thermal reactor:
Bảng 2.5: Các thông số của thermal reactor
Thermal Reactor A2201-R01
Nhiệt độ thiết kế (cho fuel gas)( 0C) 1450
Vật liệu chịu lửa
Việc điều khiển được dựa trên tiêu chuẩn là thành phần của tất cả các dòng hoàtrộn vào là không đổi, và sự điều khiển thích hợp đạt được giữ cho tỉ lệ lưu lượnggiữa dòng khí axit và dòng không khí là không đổi
Không khí vào đầu đốt vừa đủ để đạt tới sự oxi hoá hoàn toàn hydrocacbon, tất
cả các tạp chất khác có mặt trong dòng khí nguyên liệu và để đốt cháy xấp xỉ 1/3 củatổng lượng khí H2S để tạo thành SO2, nhằm tối đa hoá hiệu suất thu hồi lưu huỳnhtổng quát Toàn bộ lượng oxi được tính toán bằng cách đo mỗi dòng khí axit và nhânmỗi dòng với một hệ số hiệu chỉnh để xác định nhu cầu lượng oxi với dòng khí này
Cả hai nhu cầu oxi được cộng vào và tổng nhu cầu oxi được cài đặt tại bộ điều khiểnlưu lượng dòng không khí chính (022-FIC-527)
Trang 16Sự sai lệch nhỏ trong thành phần của khí axit được bù bằng một bộ điều khiểndòng không khí chỉnh tinh được điều chỉnh thông qua tỉ lệ H2S/SO2 chứa trong tailgas rời khỏi khu vực Claus (tín hiệu từ 022-AIC-501).
Lưu lượng dòng không khí chỉnh tinh (trim air) cho phép đạt được tỉ số H2S/SO2
tối ưu là 2:1 trong dòng tail gas rời khỏi tail gas Coalescer (A-2201-D-04)
Burner được trang bị với một súng phun khí nhiên liệu và thiết bị liên quan đểđốt cháy khí nhiên liệu trong quá trình gia nhiệt lúc khởi động phân xưởng Lưulượng không khí yêu cầu vừa đủ cho quá trình cháy được cung cấp thông qua bộđiều khiển tỉ lệ Burner có rất nhiều thiết bị liên quan để đảm bảo vận hành được ổnđịnh và an toàn, như là thiết bị dò lửa (flame scanner) (02 cái), thiết bị đánh lửa, Một đường ống hơi thấp áp thường trực cung cấp để kiểm soát nhiệt độ ngọn lửatrong thiết bị Thermal Reactor (A-2201-R-01)
Thiết bị Thermal Reactor (A-2201-R-01) được thiết kế thành hai khu vực phảnứng, hoạt động ở nhiệt độ khác nhau Tại khu vực phản ứng thứ nhất, không khí choquá trình cháy, dòng off gas giàu H2S và một phần của dòng khí axit từ ARU đượcđốt cháy Lưu lượng không khí cho quá trình cháy có mặt trong khu vực ngọn lửanày là tương đối cao hơn so với lượng yêu cầu cho phản ứng Claus, một phần lượngkhí axit từ ARU được đưa đến khu vực phản ứng thứ hai Kết quả là nhiệt độ ngọnlửa cao hơn mong muốn (chỉ xem xét tại tiêu chuẩn phản ứng Claus) và với phươngpháp này đảm bảo cho ngọn lửa được ổn định và đốt cháy hoàn toàn hydrocacbon vàcác tạp chất
Ở khu vực phản ứng thứ hai, dòng khói cháy từ khu vực đốt thứ nhất và dòng offgas còn lại của ARU được hoà trộn Vì vậy, khi dòng khí axit từ ARU còn lại đượcphun vào, nhiệt độ bị giảm xuống và làm thay đổi thành phần của dòng khói cháy.Nhiệt độ tối ưu đạt được khi đưa khoảng 50% dòng khí axit từ ARU đến khu vựcphản ứng thứ hai tại lưu lượng thiết kế
Nhiệt độ bên trong của khu vực phản ứng đầu tiên xấp xỉ 12400C và nhiệt độ củakhí cháy rời khỏi thiết bị phản ứng xấp xỉ 9000C Tổng chuyển hoá mong muốn của
H2S thành lưu huỳnh trong thiết bị Thermal Reactor (A-2201-R-01) là xấp xỉ 16.4%
ở điều kiện thiết kế (max Gasoline)
Trang 171.9.1.4 Nồi hơi tận dụng nhiệt từ quá trình Claus (Claus Waste Heat Boiler)
Hình 2.2: Cấu tạo Waste Heat Boiler
Sản phẩm cháy rời khỏi thiết bị phản ứng nhiệt (A-2201-R-01) được đưa vàotrong ống của A-2201-SG-01 và được làm lạnh xuống 2400C tại pass I và II Khícông nghệ tiếp tục được làm lạnh sâu hơn xuống còn khoảng 1620C trong thiết bịngưng tụ thứ nhất (A-2201-SG-01 pass III) Sản phẩm lưu huỳnh trong A-2201-R-01được ngưng tụ trong ống của A-2201-SG-01 pass III và được tháo ra bởi trọng lựcđến bể chứa lưu huỳnh (A-2201-TK-02) thông qua thiết bị seal leg riêng (A-2201-D-05A)
- Pass I : Pass đầu tiên của WHB(Waste Heat Boiler)
Trang 18Bảng 2.6: Thông số Pass I Waste Heat Boiler
Pass I
Điều kiện vận hành tại lưu lượng dòng theo thiết kế
Hệ số truyền nhiệt (W/m2 0C ) 66.1 clean 68.1
Cấu trúc của Shell
- Pass II : Pass thứ hai của WHB(Waste Heat Boiler)
Bảng 2.7: Thông số Pass II Waste Heat Boiler
Pass II
Trang 19Diện tích bề mặt (m2) 11.9
Điều kiện vận hành tại lưu lượng dòng theo thiết kế
Hệ số truyền nhiệt (W/m2 0C ) 51.6 clean 53
Cấu trúc của Shell
Trang 20- Pass III : Thiết bị ngưng tụ đầu tiên.
Bảng 2.8: Thông số Pass III Waste Heat Boiler
Pass III
Điều kiện vận hành tại lưu lượng dòng theo thiết kế
Hệ số truyền nhiệt (W/m2 0C ) 65.7 clean 67.9
Cấu trúc của Shell
Hơi áp suất thấp được sinh ra ở bên ngoài vỏ ống và được chuyển tới ống góp
Áp suất hơi này được điều khiển ở 4.1 kg/cm2G bởi bộ điều khiển áp suất 555) Nước nồi hơi (BFW) được cung cấp cho A-2201-SG-01 bởi bộ điều khiển mức(022-LIC-514)
(022-PIC-1.9.1.5 Thiết bị gia nhiệt thứ nhất A-2201-E-03 và thiết bị phản ứng xúc tác
thứ nhất
Dòng khí công nghệ rời thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh thứ nhất (A-2201-SG-01pass III) được gia nhiệt bằng dòng hơi cao áp thông qua thiết bị điều khiển nhiệt độ(022-TIC-541) nâng nhiệt độ lên 2400C tại thiết bị gia nhiệt thứ nhất A-2201-E-03,rồi chuyển tới thiết bị phản ứng xúc tác thứ nhất (A-2201-R-02)
Dòng khí công nghệ vào A-2201-R-02 tại đó phản ứng Claus giữa H2S và SO2
tiếp diễn cho đến khi cân bằng đạt được ở điều kiện này Nhiệt độ của khí công nghệrời khỏi thiết bị phản ứng (A-2201-R-02) là 3210C ở điều kiện thiết kế(Max.gasoline)
Trang 211.9.1.6Thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh thứ 2, thiết bị gia nhiệt thứ 2
(A-2201-E-04) và thiết bị phản ứng xúc tác thứ 2
Dòng khí công nghệ rời khỏi thiết bị phản ứng xúc tác thứ nhất (A-2201-R-02)được đưa vào thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh thứ 2 (A-2201-SG-01 pass IV) Lưu huỳnhsinh ra trong A-2201-R-02 được ngưng tụ trong ống của A-2201-SG-01 pass IV vàđược đưa đến bể chứa lưu huỳnh (A-2201-TK-02) bởi trọng lực thông qua thiết bịseal leg riêng (A-2201-D-05B) Một thiết bị tách sương được trang bị trên đường racủa A-2201-SG-01 pass IV để tách hết lưu huỳnh lỏng kéo theo ở dạng sương trongdòng khí công nghệ
Dòng khí công nghệ rời khỏi thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh thứ 2 (A-2201-SG-01pass IV) ở 1700C và được đưa đến thiết bị gia nhiệt thứ 2 (A-2201-E-04) để nângnhiệt lên 2050C bằng dòng hơi quá nhiệt cao áp thông qua bộ điều khiển nhiệt độ(022-TIC-539) sau đó đi vào thiết bị phản ứng xúc tác thứ 2 (A-2201-R-03) tại đóphản ứng Claus giữa H2S và SO2 tiếp tục cho đến khi cân bằng được thiết lập ở điềukiện này Nhiệt độ cân bằng là xấp xỉ 2230C ở điều kiện thiết kế (Max.gasoline)
- Pass IV : Thiết bị ngưng tụ thứ 2
Bảng 2.9: Thông số Pass IV Waste Heat Boiler
Pass IV
Điều kiện vận hành tại lưu lượng dòng theo thiết kế
Hệ số truyền nhiệt (W/m2 0C ) 75.8 clean 78.9
Cấu trúc của Shell
Trang 221.9.1.7 Thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh thứ 3, thiết bị gia nhiệt thứ
- Pass V : Thiết bị ngưng tụ thứ 3
Bảng 2.10: Thông số Pass V Waste Heat Boiler
Pass V
Điều kiện vận hành tại lưu lượng dòng theo thiết kế
Hệ số truyền nhiệt (W/m2 0C ) 62.7 clean 64.8
Cấu trúc của Shell
Trang 23Bảng 2.11: Thông số các thiết bị phản ứng xúc tác
Tên 1st catalytic reactor 2nd catalytic reactor 3rd catalytic reactorThể tích tầng
xúc tác (m3)
Titanium oxit: 0.94Alumina-based:0.94
Điều kiện vận hành theo thiết kếLưu lượng
1.9.2 Thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh cuối và Tail gas Coalescer
Dòng khí công nghệ rời khỏi thiết bị phản ứng xúc tác thứ 3 (A-2201-R-04) ở
1930C được đưa vào trong ống của thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh cuối (A-2201-E-06)
để làm lạnh và thu hồi lưu huỳnh sinh ra trong A-2201-R-04 Việc làm lạnh được tối
đa để giảm đến tối thiểu lưu huỳnh trong dòng tail gas Sản phẩm lưu huỳnh đượcngưng tụ trong ống của A-2201-E-06 và được đưa đến bể chứa lưu huỳnh (A-2201-TK-02) bởi trọng lực thông qua thiết bị làm kín seal leg lưu huỳnh riêng (A-2201-D-05D) Khí công nghệ đến từ A-2201-E-06 được cung cấp đến thiết bị tách lưu huỳnhlỏng từ tail gas coalescer (A-2201-D-04) để tách lưu huỳnh ở dạng sương khỏi dòngkhí công nghệ
Nhiệt của khí công nghệ vào thiết bị ngưng tụ lưu huỳnh cuối cùng 06) được sử dụng để hoá hơi BFW Sản phẩm hơi nước được điều khiển áp suất ở 1kg/cm2G (1200C) thông qua 022-PIC-562 để chắc chắn rằng trong quá trình vận
Trang 24(A-2201-E-hành nhiệt độ trong ống của A-2201-E-06 luôn cao hơn nhiệt độ đông đặc của lưuhuỳnh để tránh gặp sự cố, nhưng phải thấp ở mức có thể.
Dòng tail gas rời khỏi tail gas coalescer (A-2201-D-04) ở xấp xỉ 1300C được đưatrực tiếp đến buồng đốt của incinerator (A-2201-H-01)
1.9.3 Bể chứa lưu huỳnh lỏng
Lưu huỳnh ngưng tụ dạng lỏng trong 4 giai đoạn ngưng tụ được đưa đến bể chứalưu huỳnh (A-2201-TK-02) nhờ trọng lực thông qua hệ thống làm kín seal leg riêng(A-2201-D-05A/B/C/D) Mỗi seal leg lưu huỳnh được trang bị thiết bị lọc riêng (loạitấm đục lỗ) để tránh ngẹt seal leg do bụi vỡ của xúc tác và lớp chịu nhiệt Hệ thốngseal leg được gia nhiệt bằng hơi nước và kích thước đủ để tránh dòng khí công nghệthoát ra ngoài trong các quá trình hoạt động, và cả cho trường hợp rối loạn trầmtrọng
Bể chứa lưu huỳnh được chia thành 02 phần: một phần chứa lưu huỳnh chưa táchkhí và một phần chứa lưu huỳnh đã tách khí
Khu vực chứa lưu huỳnh chưa tách khí có kích thước chứa 01 ngày sản xuất củakhu vực Claus, và được trang bị 02 bơm lưu huỳnh (A-2201-P-04A/B), để chuyểnliên tục lưu huỳnh đến bể tách khí cho lưu huỳnh lỏng (A-2201-TK-01)
Khu vực chứa lưu huỳnh đã tách khí có kích thước chứa khoảng 01 ngày sản suấtcủa khu vực Claus và được trang bị 02 bơm lưu huỳnh (A-2201-P-05A/B) để chuyểnlưu huỳnh đã tách khí đến khu vực xuất lưu huỳnh thành phẩm
Bể chứa lưu huỳnh hoat động xấp xỉ dưới -50 mmH2O(G) Không khí cho vàođược hút ra bởi Pit ejector (A-2201-J-01A/B), và khí ra đưa đến incinerator (A-2201-H-01)
1.9.4 Khu vực tách khí cho lưu huỳnh
Lưu huỳnh lỏng rời khỏi khu vực Claus có thể gây ra các về vấn đề an toàn vàmôi trường do sự có mặt của H2S, một phần H2S được hoà tan vật lí và một phầnhiện diện ở dạng polisulphides (H2Sx)
Trung bình thì lưu huỳnh lỏng chứa 250-300 wt.ppm H2S Trong suốt thời gianvận chuyển và tồn chứa H2S sẽ giải phóng ra từ lưu huỳnh, tạo thành một hỗn hợp nổnếu lượng khí vượt quá giới hạn nổ dưới của H2S trong điều kiện dư không khí.Phạm vi giới hạn này là 3.7 vol% H2S ở 1300C và 4.3 vol% H2S ở điều kiện bìnhthường
Quá trình tách khí để tách khí H2S khỏi lưu huỳnh lỏng xuống đến 10 wt.ppm
H2S/H2Sx, đây là mức trên của mức an toàn tránh vượt quá giới hạn nổ dưới
Để đạt được tiêu chí này, dòng khí từ A-2201-B-01A/B được xục xuyên qua lưuhuỳnh để phá vỡ thành phần của polysulphide và giải phóng H2S hoà tan vật lí Quá
Trang 25trình tách khí được tiến hành tại bể tách khí ra khỏi lưu huỳnh (A-2201-TK-01), thiết
bị này được trang bị những tấm đục lổ thích hợp cho phép sự tiếp xúc tốt nhất giữalưu huỳnh chưa tách khí và khí vào để tách
Bong bóng khí xuyên qua lưu huỳnh làm giảm áp suất riêng phần của H2S và gây
ra rối loạn mạnh mẽ và kết quả là đạt được sự tiếp xúc tốt giữa lưu huỳnh lỏng vàkhông khí, xúc tiến phá hủy thành phần của các polysulphide thành H2S và S, táchkhí H2S hoà tan và oxi hoá một phần H2S thành lưu huỳnh Một dòng hơi nước ápsuất thấp đưa vào để phân tán lưu huỳnh lỏng thành dạng sương nhằm tăng quá trìnhtách khí ra khỏi lưu huỳnh lỏng Một lượng không khí cho thêm vào (sweep air)được cho vào để giảm nhiệt độ của dòng hơi nước áp suất thấp này
Khí H2S hút ra bởi steam ejector (A-2201-J-01A/B) và được đưa đến incinerator(A-2201-H-01)
1.9.5 Khu vực incinerator
Dòng tail gas rời khỏi khu vực Claus, và dòng khí xả từ ejector, được đưa đếnincinerator (A-2201-H-01) để đốt lượng H2S còn lại Để đạt được những tiêu chuẩncủa dòng khói thải thải ra môi trường, dòng khí pha loãng từ máy thổi không khí phaloãng (B-2203A/B) được đưa đến ống khói
Trong điều kiện bình thường dòng off gas giàu NH3 từ phân xưởng U-018 vàdòng off gas đến từ phân xưởng U-020 được sử dụng như nhiên liệu đốt để đạt nhiệt
độ 7500C trong buồng đốt Đường ống khí nhiên liệu của nhà máy được cung cấp đểduy trì nhiệt độ yêu cầu trong trường hợp một trong hai dòng hoặc cả hai dòng offgas giàu NH3 và dòng off gas từ U- 020 dao động về lưu lượng Tín hiệu điều khiển
từ 022-TIC-560 được chia thành 2 tín hiệu: điều khiển lưu lượng dòng khí nhiên liệu
và điều khiển lưu lượng dòng không khí cho quá trình đốt đến từ A-2201-B-02A/B
để tránh nhiệt độ quá cao trong incinerator (A-2201-H-01)
Bảng 2.12: Thông số của incineratorThông số vận hành của incinerator
Nhiệt độ vận hành MIN/NORM/MAX 0C 750/1100/1500 650/750/850
Dòng tail gas của khu vực Claus và dòng khí xả từ Pit ejector được trộn với dòngkhí nóng ở nhiệt độ điều khiển, và tất cả hợp chất chứa nguyên tố lưu huỳnh đượcoxi hóa thành SO2 Hàm lượng H2S mong muốn là thấp hơn 10 vol.ppm
Không khí pha loãng được đưa vào ở phần đáy của ống khói để đạt được yêu cầu
về khói thải ra ngoài môi trường nhờ quạt gió B-2203A/B
Bảng 2.13: Thông số Dillution Air Blowers B-2203A/B
Trang 26Thông số của Dillution Air Blowers B-2203A/B
Đầu đốt của incinerator được trang bị một số thiết bị phụ trợ để vận hành được
ổn định Thiết bị này có một hệ thống dò lửa, có thể shutdown phân xưởng trongtrường hợp mất lửa bằng cách kích hoạt đóng van trong hệ thống dừng khẩn cấp.Đầuđốt chỉ có thể được bật tại site
Dòng không khí cháy được cung cấp bởi A-2201-B-02A/B Lưu lượng của dòngkhí này thông thường được điều khiển theo tỉ lệ với tín hiệu lưu lượng dòng off gasgiàu NH3, dòng off gas từ CNU và khí nhiên liệu của nhà máy
Nếu khu vực Claus không hoạt động, tất cả dòng off gas từ phân xưởng ARU vàdòng off gas giàu H2S từ phân xưởng SWS được đưa đến incinerator
Hệ thống on-line analysers cho phép ta xác định lượng SO2và H2S, NOx trongdòng tail gas đến incinerator và dòng khói thải ra khơi incinerator:
Bảng 2.14: Hệ thống on-line analysers
022-AE/AT501 Tail gas từ tail
gas coalescer 2201-D-04 đếnincinerator A-
Trang 27H2S cháy trong không khí tạo thành SO2, H2O và toả nhiệt Giới hạn cháy của
H2S là 4.3÷45.5 % thể tích (hỗn hợp H2S và không khí) Khi trộn với O2 theo tỷlượng sẽ tạo ra hỗn hợp nổ mãnh liệt nếu được điểm lửa Do đó cần bảo quản vàkiểm soát kỹ H2S bằng cách loại bỏ các nguồn tạo tia lửa, ngọn lửa trần, và các thiết
bị tạo ra nhiệt ra khỏi sự tiếp xúc với H2S khi pha trộn với không khí H2S tự bốccháy trong không khí ở nhiệt độ 2600C
Tỷ khối so với không khí là 1.19, do đó H2S nặng hơn không khí và có xu hướngtích tụ ở các vùng trũng, đặc biệt là ở sulphur seals basin và bể chứa lưu huỳnh Tỷtrọng riêng là 1.54
Ở nồng độ thấp H2S làm thương tổn bộ máy hô hấp, có thể gây ra bệnh nôn mửa,đau ngực và hệ thống dây thần kinh Kết quả làm ngừng bộ máy hô hấp và dẫn tớicái chết do sự ngạt thở Thậm chí ở nồng độ thấp H2S cũng ảnh hưởng tới giác mạccủa mắt
Ảnh hưởng của H2S tới thân thể con người
- Giới hạn cho việc phát hiện mùi: 0.14 vol.ppm
- Khó phát hiện mùi: 0.77 vol.ppm
- Phát hiện được mùi: 4.6 vol.ppm
- Mùi khó chịu: 7 vol.ppm
- Nồng độ lớn nhất cho phép làm việc trong thời gian dài: 20 vol.ppm
- Gây viêm mắt nhẹ sau 1 giờ: 50÷100 vol ppm
- Giới hạn có thể chịu được trong 6 giờ mà không gây ảnh hưởng có hại: 78