báo cáo kiến tập CÔNG NGHỆ sản XUẤT URÊ

BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ MỤC LỤC DH10H1 Trang 1 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ Phần I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ I. Quá trình hình thành và phát triển Nhà máy Ðạm Phú Mỹ trực thuộc Công ty Cổ phần Phân Ðạm và Hoá chất Dầu khí, được đặt tại khu công nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu. Nhà máy có vốn đầu tư 450 triệu USD, có diện tích 63ha, là nhà máy đạm đầu tiên trong nước được xây dựng theo dây chuyền công nghệ tiên tiến, đồng thời cũng là một trong những nhà máy hoá chất có dây chuyền công nghệ và tự động hoá tân tiến nhất ở nước ta hiện nay. Cung cấp 40% nhu cầu phân urê trong nước, Ðạm Phú Mỹ có vai trò rất lớn trong việc tự chủ nguồn phân bón trong một nước nông nghiệp như Việt Nam. Trước đây, số ngoại tệ phải bỏ ra để nhập phân bón từ nước ngoài về là rất lớn trong khi nguyên liệu để sản xuất phân Urê là nguồn khí đồng hành (Associated Gas) đang phải đốt bỏ ở các giàn khoan và nguồn khí thiên nhiên (Natural Gas) được phát hiện rất nhiều ở phía Nam. Sản phẩm của nhà máy Ðạm Phú Mỹ hiện đang được tiêu thụ rộng khắp trên thị trường trong nước, đặc biệt tại vựa lúa đồng bằng sông Cửu Long. Nhà máy được khởi công xây dựng theo hợp dồng EPCC (Chìa khóa trao tay) giữa Tổng công ty Dầu khí Việt Nam và tổ hợp nhà thầu Technip/Samsung, hợp đồng chuyển giao công nghệ sản xuất Amôniắc với Haldoe Topsoe (công suất 1.350 tấn/ngày) và công nghệ sản xuất Urê với Snamprogetti (công suất 2.200 tấn/ngày). • Khởi công xây dựng nhà máy:03/2001. • Ngày nhận khí vào nhà máy: 24/12/2003 • Ngày ra sản phẩm amonia đầu tiên: 04/2004. • Ngày ra sản phẩm urê đầu tiên: 04/06/04. • Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/09/2004. • Ngày khánh thành nhà máy: 15/12/2004. II. Các phân xưởng chính của nhà máy II.1 Phân xưởng tổng hợp Amôniắc Có chức năng tổng hợp Amôniắc và sản xuất CO 2 từ khí thiên nhiên và hơi nước. Sau khi tổng hợp, Amôniắc và CO 2 sẽ được chuyển sang phân xưởng urê. DH10H1 Trang 2 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ II.2 Phân xưởng tổng hợp urê Có chức năng tổng hợp Amôniắc và CO 2 thành dung dịch urê. Dung dịch urê sau khi đã được cô đặc trong chân không sẽ được đưa đi tạo hạt. Quá trình tạo hạt được thực hiện bằng phương pháp đối lưu tự nhiên trong tháp tạo hạt cao 105m. Phân xưởng urê có thể đạt công suất tối đa 2.385tấn/ngày. II.3 Phân xưởng phụ trợ Có chức năng cung cấp nước làm lạnh, nước khử khoáng, nước sinh hoạt, cung cấp khí điều khiển, nitơ và xử lý nước thải cho toàn nhà máy, có nồi hơi nhiệt thừa, nồi hơi phụ trợ và 1 tuabin khí phát điện công suất 21 MWh, có bồn chứa Amôniắc 35.000 m 3 tương đương 20.000 tấn, dùng để chứa Amôniắc dư và cấp Amôniắc cho phân xưởng urê khi công đoạn tổng hợp của xưởng Amôniắc ngừng máy. DH10H1 Trang 3 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ II.4 Xưởng sản phẩm Sau khi được tổng hợp, hạt urê được lưu trữ trong kho chứa urê rời. Kho urê rời có diện tích 36.000m 2 , có thể chứa tối đa 150.000 tấn. Trong kho có hệ thống điều hoà không khí luôn giữ cho độ ẩm không vượt quá 70%, đảm bảo urê không bị đóng bánh. Ngoài ra, còn có kho đóng bao urê, sức chứa 10.000 tấn, có 6 chuyền đóng bao, công suất 40 tấn/giờ/chuyền. DH10H1 Trang 4 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ III. Giới thiệu chung về phân xưởng ur ê 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. DH10H1 Trang 5 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ Phần II: QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT URÊ I. Nguyên liệu Áp suất (barg) Nhiệt độ ( o C) Bình thường Thiết kế Bình thường Thiết kế Amoniắc 24 25 -32.6 CO 2 0.18 45 70 Amôniắc NH 3 %kl 99.8 (tối thiểu) H 2 O %kl 0.2 (tối đa) Dầu ppmkl 5 (tối đa) Amôniắc tới bồn chứa P OP = 5 barg T OP = -32,6 o C Amôniắc tới xưởng Urê P OP = 24 Barg T OP = 25 o C CO 2 CO 2 thể tích (khô) 99% (tối thiểu) Khí trơ (thể tích) 1% (tối đa) Nước bão hoà CO 2 ở đầu hút máy nén P OP = 0.18 barg T OP = 45 o C CO 2 ở đầu ra máy nén P OP = 157 barg T OP => 100 o C DH10H1 Trang 6 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ II. Điều kiện - chỉ tiêu II.1. Điều kiện môi trường II.1.1 Nhiệt độ a. Bầu khô trung bình 26.9 o C b. Bầu khô tối thiểu 18 o C c. Bầu khô tối đa 36 o C d. Nhiệt độ sử dụng cho tháp làm mát (bầu ướt) 30 o C e. Nhiệt độ sử dụng cho quạt (bầu khô) 36 o C f. Nhiệt độ sử dụng cho TB điện (bầu khô) 40 o C g. Nhiệt độ sử dụng cho máy nén không khí quá trình 36 o C II.1.2 Độ ẩm tương đối a. Trung bình 82% b. Tối thiểu 28% c. Tối đa 99% d. Thiết kế cho quạt không khí, máy nén, quạt thổi 99% II.1.3 Áp suất khí quyển a. Trung bình (hàng tháng) 1011.2 mbar b. Tối thiểu (hàng tháng) 1002 mbar c. Tối đa (hàng tháng) 1016 mbar II.1.4 Gió a. Hướng gió chính b. Tốc độ gió áp dụng cho tính toán bảo ôn 3 m/s c. Tính toán cấu trúc dựa trên “Áp suất gió thiết kế” như sau: W o = 0.83 kN/m 2 theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 2737:1995 mục 6.4.1, phân loại khu công nghiệp Phú Mỹ là vùng IIA DH10H1 Trang 7 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ * Tiêu chuẩn UBC được sử dụng cho tính toán tải trọng gió với hệ số quan trọng sau đây: I = 1,15 cho xưởng amôniắc, urê (trừ tháp tạo hạt) I = 1 cho xưởng phụ trợ, gián tiếp phụ trợ (trừ bồn chứa amôniắc), tháp tạo hạt I = 1 cho nhà xưởng Hoa gió tại Phú Mỹ: Hướng N NE E SE S SW W NW Tốc độ gió 1-5 m/s % 3.2 8.8 12. 2 7.6 13. 5 9.2 4. 3 2.2 Tốc độ gió 5.1 – 10 m/s % 0.1 0.5 6 0.9 0.4 0.5 0. 3 0 Tốc độ gió 10.1 – 15 m/s % 0.1 II.1.5 Mưa và tuyết a. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 5 phút là 19,9 mm b. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 1 giờ là 90 mm c. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 12 giờ là 159,9 mm d. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 24 giờ là 180 mm e. Đường cong độ sâu cho thiết kế hệ thống cống thải được chi tiết hoá trong tài liệu của nhà thầu 2098-00-JSD-1400-01. f. Hệ số thoát nước cho - Mái nhà: 1,0 - Sàn nhà: 0,85 - Đường sá & sân bãi 0,85 - Khu vực không được lát 0,20 DH10H1 Trang 8 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ II.1.6 Địa chấn Không tính toán: theo UBC 1997 (vùng địa chấn không) II.1.7 Tính ăn mòn của không khí Tính ăn mòn của không khí được tính đến do sự có mặt của các khí NH 3 , NO x , CO 2 , bụi có tính ăn mòn (nghĩa là khu vực urê). II.1.8 Dữ liệu khí hậu cho thiết kế hệ thống điều hòa không khí trong phòng điều khiển Nhiệt độ (bầu khô) 24  2 O C Độ ẩm tương đối 50  5% Chi tiết tham khảo tài liệu 2098 – 00-JSD-3400 -01 II.1.9 Điều kiện nhiệt đới Môi trường nhiệt đới được yêu cầu cho các thiết bị điều khiển. Đối với hệ thống điện, tham khảo tài liệu 2098-00-JSD-1600-01. II.2 Chỉ tiêu kỹ thuật: II.2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm Urê hạt Hàm lượng nitơ 46.3%kl (tối thiểu) Hàm lượng biurêt 1%kl (tối đa) Hàm lượng ẩm 0.4%kl (tối đa) Phân bố kích thước hạt 90%kl (tối thiểu) giữa 1.4 mm và 2.8 mm Phân bố kích thước hạt 2%kl (tối thiểu) dưới 1 mm Nhiệt độ hạt 65 o C tối đa (chỉ ở công suất danh nghĩa) II.2.2 Chất thải II.2.2.1 Chất thải khí NO X 1000 mg/m 3 SO 2 500 mg/m 3 CO 500 mg/m 3 DH10H1 Trang 9 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ II.2.2.2 Chất thải lỏng Dầu khoáng 5 mg/lít Amôniắc 10 mg/lít BOD5 (20 O C) 100 mg/lít II.2.2.3 Các nguồn thải ra môi trường NO x trong khí thải từ thiết bị reformer sơ cấp 100 ppm trong môi trường 3% O 2 (khí khô) NO x trong khí thải từ tuabin khí 50 ppm trong môi trường 3% O 2 (khí khô) NO x trong khí thải từ nồi hơi phụ trợ 100 ppm trong môi trường 3% O 2 (khí khô) III. Quá trình tổng hợp urê III.1 Tổng hợp urê Urê là sản phẩm được tạo thành qua phản ứng tổng hợp amôniắc lỏng và khí CO 2 . Trong tháp tổng hợp urê R-1001, amôniắc và CO 2 phản ứng tạo thành amôni cácbamát, một phần amônium cácbamát tách nước tạo thành urê. Sau hệ thống tổng hợp urê, qúa trình phân huỷ (và thu hồi có liên quan) không thay đổi thành phần phản ứng được thực hiện ba bước sau: 1. Phân huỷ cao áp tại urê Stripper E-1001 2. Phân huỷ trung áp tại cụm phân huỷ trung áp E-1002A/B 3. Phân huỷ thấp áp tại cụm phân huỷ thấp áp E-1003 III.2 Yếu tố ảnh hưởng * Ảnh hưởng tỷ lệ NH 3 /CO 2 Như mô tả tại phản ứng 1, tỷ lệ Mol lý thuyết của NH 3 /CO 2 là 2, nhưng dưới các điều kiện khác sản phẩm urê ổn định chậm ở 168 bar 155 O C. Khi tỷ lệ Mol NH 3 /CO 2 thay đổi từ 2 đến 9, sản phẩm urê thay đổi từ khoảng 40% đến 85%. Trên những điều kiện khác, khi tỷ lệ Mol NH 3 /CO 2 thay đổi từ 2 đến 0.5, sản phẩm urê sẽ thay đổi chỉ từ khoảng 40% đến khoảng 45%. DH10H1 Trang 10 [...]... trị bình thường trong các bình chứa ở mỗi giai đoạn phân hủy đặc biệt là trong bình chứa của thiết bị tách chân không DH10H1 Trang 12 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ IV Quy trình sản xuất urê IV.1 Sơ đồ khối Hình 2 : Sơ đồ sản xuất urê IV.2 Lý thuyết công nghệ IV.2.1 Công đoạn nén CO2 CO2 bão hoà hơi nước có độ tinh khiết tối thiểu 98,5% thể tích(tt), có nhiệt độ 450C và áp suất 0.18 barg lấy từ xưởng... không của hệ cô đặc, mất nguồn nhiệt cấp cho công đoạn xử lý nước vì vậy phải tiến hành ngừng khẩn cấp xưởng urê * Ngừng khẩn cấp công đoạn cao áp bằng cách tác động IS-2, tiến hành đưa nước rửa cao áp vào để rửa * Ngừng khẩn cấp công đoạn xử lý nước công nghệ theo quy trình Đóng van kết nối với hệ thấp áp DH10H1 Trang 33 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ * Các công đoạn khác ngừng máy theo quy trình... trợ để được tái sử dụng IV.2.2 Tổng hợp urê và thu hồi NH3 - CO2 cao áp IV.2.2.1 Tổng hợp urê Urê là sản phẩm được tạo thành qua phản ứng tổng hợp amôniắc lỏng và khí CO2 Trong tháp tổng hợp urê R-1001, amôniắc và CO2 phản ứng tạo thành amôni cácbamát, một phần amônium cácbamát tách nước tạo thành urê Các phản ứng xảy ra như sau: DH10H1 Trang 14 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ 2NH3 + CO2 ↔ NH2COONH4... cho bồn urê kín Z-1012 DH10H1 Bình chứa khí thải thứ nhất V-1013 Thiết bị khác Bình chứa khí thải Bình tách urê vón cục Trang 25 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ Z-1015 Cân Bình chứa cho bình tách chân không thứ hai (nối với E1015/V-1015) W-1001 Cân IV.4 Mô tả dòng công nghệ IV.4.1 Phản ứng tổng hợp Tham khảo bản vẽ 2098-21 PI&D 0021-07/08/09/13/01/02/03/04 Amôniắc lỏng nạp liệu vào xưởng urê, từ... ở đây tập trung dung dịch urê có nồng độ khoảng 84-87% DH10H1 Trang 30 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ Dung dịch urê ra khỏi bình chứa Z-1004 nhờ bơm dung dịch urê 85% P1006A/B bơm vào đáy thiết bị cô đặc chân không thứ nhất E-1014 Thiết bị này hoạt động ở cùng áp suất như phía ống E-1004 (tức là 0.33 bara) Hơi bão hòa áp suất 3.4 barg được cung cấp vàp phía vỏ E-1014 để cô đặc dung dịch urê chảy... phun vào dòng urê nóng chảy, bằng bơm định lượng P1020A/B, ở đầu vào bơm của P-1008A/B Bằng cách này H 2SO4 phản ứng với NH3 tạo thành amôni sulphat, muối này sẽ trộn lẫn và đóng rắn cùng với sản phẩm urê Urê hạt được tập trung ở giữa đáy tháp tạo hạt bằng cào quay hình nón Z-1007 và thông qua một phễu hình nón, chúng rơi vào băng tải của tháp tạo hạt N-1001 DH10H1 Trang 31 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm... phía dưới của N-1001 sẽ loại bỏ urê vón cục, urê này được xả trực tiếp và được hòa tan trong bồn chứa urê kín TK-1003 thông qua băng tải tuần hoàn urê N-1002 Cuối cùng sản phẩm urê được đưa tới giao diện bằng băng tải sản phẩm N1003 N-1003 được trang bị một cầu cân đơn nhạy W-1001 IV.4.5 Xử lý nước thải Nước quá trình chứa NH3, CO2 và urê từ các hệ thống chân không, được tập trung trong bồn chứa nước... kiện công nghệ của cột: * Áp suất (đáy/đỉnh): 4.7/4.2 barg; * Nhiệt độ (đáy/đỉnh): 157/130 oC Nước ngưng từ đĩa ngăn được bơm bằng bơm P-1015A/B vào thiết bị thủy phân urê R-1002, ở đây có các điều kiện công nghệ thích hợp cho phân hủy urê thành CO2 và NH3 Thiết bị R-1002 hoạt động giống như một thiết bị phản ứng và dòng hơi được đưa trực tiếp vào để cung cấp đủ nhiệt phân hủy urê Điều kiện công nghệ. .. có thể được đưa về bồn thu hồi dung dịch DH10H1 Trang 19 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ urê 20-TK-1001, để đối phó trường hợp ngừng cả thiết bị bay hơi chân không và tháp tạo hạt.cũng như phòng ngừa khi nhà máy có sự cố Urê nóng chảy được phun trong tháp tạo hạt bằng gàu tạo hạt (kiểu tuttle) Hình 6 : Cô đặc dịch urê IV.2.4 Tạo hạt urê Urê sau khi được cô đặc đến 99,8% thì được đưa đến tháp tạo... T-1001 về V-1006 Nhanh chóng chạy bơm dự phòng để khôi phục lại sản xuất bình thường Trong trường hợp thùng V-1006 đầy mà vẫn chưa chạy lại được bơm dự phòng thì phải tiến hành ngừng toàn bộ nhà máy theo quy trình ngừng máy ngắn hạn DH10H1 Trang 34 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ Sự cố mất khí đồng hồ đo Các công doạn máy nén CO2 và công đoạn cao áp sẽ ngừng máy tự động do các khoá liên động IS-1 . của nhà thầu 209 8-0 0-JSD-140 0-0 1. f. Hệ số thoát nước cho - Mái nhà: 1,0 - Sàn nhà: 0,85 - Đường sá & sân bãi 0,85 - Khu vực không được lát 0,20 DH10H1 Trang 8 BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm. 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. 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