báo cáo kiến tập CÔNG NGHỆ sản XUẤT URÊ

II.2.2.2 Chất thải lỏngDầu khoáng 5 mg/lít II.2.2.3 Các nguồn thải ra môi trường NOx trong khí thải từ thiết bị reformer sơ cấp 100 ppm trong môi trường 3% Urê là sản phẩm được tạo thàn

MỤC LỤC

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 CO2 từ khí thiên nhiên và hơi

II.2 Phân xưởng tổng hợp urê

Có chức năng tổng hợp Amôniắc và CO2 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 m3 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

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 36.000m2, 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

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 (NH4)2SO4 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

Phần II: QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT URÊ

Dầu ppmkl 5 (tối đa)

Amôniắc tới bồn chứa POP = 5 barg

TOP = -32,6oCAmôniắc tới xưởng Urê POP = 24 Barg

TOP = 25oC

CO 2

CO2 thể tích (khô) 99% (tối thiểu)

CO2 ở đầu hút máy nén POP = 0.18 barg

TOP = 45oC

CO2 ở đầu ra máy nén POP = 157 barg

T => 100oC

II Điều kiện - chỉ tiêu

II.1 Điều kiện môi trường

II.1.1 Nhiệt độ

d Nhiệt độ sử dụng cho tháp làm mát (bầu ướt) 30 oC

e Nhiệt độ sử dụng cho quạt (bầu khô) 36 oC

f Nhiệt độ sử dụng cho TB điện (bầu khô) 40 oC

g Nhiệt độ sử dụng cho máy nén không khí quá trình 36 oC

II.1.2 Độ ẩm tương đối

d Thiết kế cho quạt không khí, máy nén, quạt thổi 99%

II.1.3 Áp suất khí quyển

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: Wo = 0.83 kN/m2

theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 2737:1995 mục 6.4.1, phân loại khu công nghiệp

* 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

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

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 NH3, NOx,

CO2, 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

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

Phân bố kích thước hạt 90%kl (tối thiểu) giữa 1.4 mm và 2.8 mmPhân bố kích thước hạt 2%kl (tối thiểu) dưới 1 mm

Nhiệt độ hạt 65oC tối đa (chỉ ở công suất danh nghĩa)

II.2.2 Chất thải

II.2.2.1 Chất thải khí

II.2.2.2 Chất thải lỏng

Dầu khoáng 5 mg/lít

II.2.2.3 Các nguồn thải ra môi trường

NOx trong khí thải từ thiết bị reformer sơ cấp 100 ppm trong môi trường 3%

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

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

Nó được làm rõ rằng, ảnh hưởng của CO2 là rất nhỏ so với NH3 Hơn thế nữa, dưới điều kiện giàu CO2, dung dịch sẽ trở nên ăn mòn nhiều hơn và vận hành có vấn

đề liên quan đến kết tinh là quá quan trọng

Nói chung, hầu hết tất cả các nhà máy urê được vận hành dưới tỷ lệ NH3/CO2

trong khoảng giữa 2.5 và 5.0

Hình 1: Ảnh hưởng ti lệ NH3/CO2

* Ảnh hưởng tỷ lệ H 2 O/CO 2

Từ phản ứng thứ hai, rõ ràng rằng lượng nước dư trong dung dịch phản ứng làm cản trở sự hình thành urê từ cácbamát Nhưng nếu hàm lượng nước quá thấp thì nồng độ cácbamát trở nên cao gây tắc nghẽn đường ống

Ngoài ra, vì phản ứng diễn ra trong pha lỏng nên cần một lượng nước vừa đủ cũng làm tăng hiệu suất urê

Do đó, thông thường thì tỉ lệ mole H2O/CO2 là 0.4-1 trong các nhà máy công nghiệp

* Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất

Mối liên hệ giữa độ chuyển hóa cân bằng và nhiệt độ vận hành được đưa ra bởi Fréjacques và những người cộng sự như sau: độ chuyển hóa tăng tỉ lệ với sự

tăng nhiệt độ, nhưng Otsuka và những người cộng sự đã báo cáo rằng độ chuyển hóa cân bằng tối đa tồn tại xung quanh 196-200oC.

Áp suất cân bằng ngày càng cao khi nhiệt độ tăng

Áp suất cân bằng đạt tới giá trị cực tiểu bằng cách thay đổi tỉ lệ NH3/CO2 và điểm cực tiểu hướng tới giá trị NH3/CO2 cao hơn phụ thuộc vào sự tăng nhiệt độ vận hành Lưu ý rằng áp suất cân bằng tăng nhanh theo hướng tỉ lệ NH3/CO2 thấp

* Hình thành biuret

Biurêt là sản phẩm phụ không mong muốn được hình thành do phản ứng của 2 mole urê với sự tạo thành NH3, theo phản ứng sau:

2(NH2-CO-NH2) ↔ NH2-CO-NH-CO-NH2 + NH3

Phản ứng cân bằng này được xúc tiến do thời gian lưu và nhiệt độ cao

Như đã giải thích trước đó, hai mole urê chuyển hóa thành một mole biurêt và một mole amôniắc bằng gia nhiệt

Vì biurêt có hại tới sự đâm chồi của hạt, và làm héo cây dứa và cam, quýt khi đạm được phun lên lá, hàm lượng biurêt trong phân đạm trên thị trường thế giới được yêu cầu dưới 1.5% Biurêt tạo thành gần như trong tất cả các giai đoạn sản xuất urê và chủ yếu được tạo thành ở hệ thống phân hủy thấp áp và nhiệt độ cao.Nhìn chung, sự tạo thành biurêt tăng lên nhanh chóng khi nhiệt độ vượt quá

110oC do đó cần phải giữ nhiệt độ/áp suất và thời gian lưu của mức urê lỏng ở giá 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

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 CO 2

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 Amonia đựơc đưa vào bình tách 20-V-2017 Tại đây lỏng cuốn theo được tách ra và được đưa về hệ thống thải lỏng, lượng khí

CO2 được đưa tới cửa hút cấp 1 của máy nén

Để bảo vệ thiết bị cao áp không bị ăn mòn, một lượng không khí được đưa thêm vào thông qua bộ điều khiển lưu lượng FV-1002 vào cửa hút Lượng O2 thêm vào chiếm 0.25% (tt) của lượng CO2 nạp liệu

Máy nén ly tâm gồm có 4 cấp trung gian và được chia làm 2 vùng nén thấp áp

và cao áp.Sau mỗi cấp đều được trang bị một thiết bị làm mát và một thiết bị tách với mục đích để làm nguội và tách lỏng dòng khí.Nhiệt độ tại cửa nén thứ 4 được khống chế để tránh hiện tượng hoá rắn của CO2.Phần nước ngưng trong các bình tách trung gian được đưa về hệ thống thải lỏng.Lưu lượng thải lỏng được khống chế bằng các van điều khiển mức

Dòng khí CO2 sau khi qua thiết bị tách lỏng V-1017,vào đến cửa hút của máy nén có áp suất khoảng 0.12 barg, được nén đến khoảng 4.6 barg trong cấp nén đầu tiên, đến khoảng 18.9 barg trong cấp nén thứ hai, 69.9 trong cấp nén thứ 3 và sau cấp nén cuối cùng lên đến 157 barg

Hai van F-1001, 1013 được sử dụng như hai đường tuần hoàn khi chạy máy, đồng thời chúng cũng được sử dụng đế tránh không bị surging khi công nghệ dao động Trong trường hợp máy nén vào trường hợp surge, 2 van này sẽ tự dộng mở để tuần hoàn một phần CO2 từ cửa cấp nén 2 về lại cửa hút cấp nén 1 và cửa ra cấp nén

4 về lại cửa hút cấp nén 3 Ngoài ra tại đầu ra cảu mỗi vùng nén người ta còn trang

bị các van xả HV-1001, PV-1017 để xả khí khi máy nén dừng

Turbin 20-STK-1001 chạy bằng hơi nước được sử dụng làm động cơ dẫn động cho máy nén CO2 Dòng hơi trung áp quá nhiệt có áp suất 23.5 barg được rút ra từ turbin được sử dụng làm tác nhân cấp nhiệt cho thiết bị phân giải cao áp E-1001 Lượng hơi còn lại sau khi đi qua các tầng cánh turbin sẽ đi vào thiết bị ngưng tụ hơi nước E-1022 sử dụng nước sông có nhiệt độ thấp làm môi chất tải nhiệt ngưng tụ

Hệ thống ngưng tụ này hoạt động ở áp suất chân không khoảng – 0.85 barg Lượng nước ngưng tụ tại 20-E-1022 được bơm 20-P-1018A/B bơm về xưởng phụ trợ để được tái sử dụng

IV.2.2 Tổng hợp urê và thu hồi NH 3 - CO 2 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:

2NH3 + CO2 ↔ NH2COONH4

+ 32560 kcal/kmol cácbamát (Ở 1.033 kg/cm2, 25OC)

NH2-COO-NH4 ↔ NH2-CO-NH2+ H2O

- 4200 kcal/kmol urê (Ở 1.033 kg/cm2, 25OC)

Ở điều kiện phản ứng (T=188-190oC, P=152-157 barg), phản ứng thứ nhất xảy

ra nhanh chóng và hoàn toàn, phản ứng thứ hai xảy ra chậm và quyết định vận tốc phản ứng

Phần amônium cácbamát tách nước được xác định bằng tỉ lệ các chất phản ứng khác nhau, nhiệt độ phản ứng và thời gian lưu trong tháp tổng hợp

Tỉ lệ mole CO2/urê trong khoảng 0.5-0.7

Phản ứng thứ nhất tỏa nhiệt mạnh liệt trong khi đó phản ứng thứ hai thu nhiệt

yếu và xảy ra trong pha lỏng ở tốc độ chậm

Hình 3: Sơ đồ quy trình tổng hợp và thu hồi cao áp

IV.2.2.2 Quá trình phân hủy và thu hồi

Sau hệ thống tổng hợp urê, quá 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

Phản ứng phân huỷ là phản ứng ngược chiều với phản ứng 1 như chỉ ở trên

NH2-COO-NH4 ↔ 2 NH3 + CO2 (- nhiệt)

Và phản ứng xảy ra mãnh liệt khi giảm áp và/hoặc tăng nhiệt

Từ phản ứng này có thể thấy rằng sự phân hủy được xúc tiến bằng cách giảm

áp suất và/hoặc cung cấp nhiệt Trong các nhà máy Snamprogetti, sự phân hủy được tiến hành trong 3 giai đoạn:

* Phân hủy cao áp trong thiết bị Stripper cao áp E-1001

Sự phân hủy được xúc tiến bằng cách gia nhiệt và tách CO2 bằng cách cho bay hơi lượng dư NH3, ở mức áp suất thấp hơn một chút so với áp suất phản ứng urê.Thiết bị stripper là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu màng Do đó, các dòng lỏng và khí được phân hủy và bay hơi khi tiếp xúc ngược dòng và nồng độ CO2 trong dòng lỏng giảm dần từ đỉnh xuống đáy của ống stripper Sự phân hủy ở áp suất cao yêu cầu nhiệt độ cao hơn kéo theo vấn đề ăn mòn mà trong công nghệ Snamprogetti ăn mòn được ngăn ngừa bằng lượng NH3 dư và sử dụng ống lưỡng kim trong stripper

* Phân hủy trung áp trong thiết bị phân hủy trung áp E-1002A/B

Để tăng cường quá trình phân hủy, cần thiết phải gia nhiệt tới nhiệt độ cao hơn hoặc giảm áp suất tới mức thấp hơn

Thiết bị phân hủy trung áp E-1002A/B hoạt động ở áp suất 19.5 barg và nhiệt

độ 144-165oC Nhiệt phân hủy được cung cấp nhờ hơi 4.9 barg, 158oC trong phần

vỏ trên (E-1002A) và nhờ nước ngưng hơi 219oC từ stripper trong phần vỏ dưới 1002B)

(E-Hình 4 biểu diễn thành phần đáy thiết bị phân hủy trung áp E-1002A/B theo

áp suất phân hủy trong dãy nhiệt độ 160-165oC

Hình 4 : Phân hủy cácbamat và thu hồi NH3 – CO2 trung áp

* Phân hủy thấp áp trong thiết bị phân hủy thấp áp E-1003

Ap suất càng thấp, sự mất mát NH3 và CO2 khỏi hệ thống càng thấp, nhưng dung dịch thu hồi loãng hơn, có nghĩa là nước dư được tuần hoàn về cụm tổng hợp

Để duy trì cân bằng trong cụm tổng hợp, điều kiện hoạt động của thiết bị phân hủy thấp áp được lựa chọn ở áp suất 4 barg và nhiệt độ 151oC Nhiệt được cung cấp nhờ hơi áp suất 4.9 barg

Hình 5 biểu diễn thành phần đáy thiết bị phân hủy thấp áp theo áp suất phân hủy trong dãy nhiệt độ 146-151oC

Khí phân hủy từ mỗi mức áp suất được thu hồi từng bước và cuối cùng được tuần hoàn về cụm tổng hợp

Khí từ thiết bị phân hủy thấp áp được trộn với khí từ cụm xử lý nước ngưng quá trình và được ngưng tụ hoàn toàn trong thiết bị gia nhiệt sơ bộ amôniắc và thiết

bị ngưng tụ thấp áp, sau đó được thu hồi dưới dạng dung dịch cácbônát loãng trong bình chứa dung dịch cácbônát

Khí phân hủy từ thiết bị phân hủy trung áp được trộn với dung dịch cácbônát loãng từ bình chứa của cụm thấp áp, sau đó được làm lạnh và được hấp thụ dưới dạng dung dịch cácbônát ở phía vỏ thiết bị cô đặc chân không sơ bộ và trong thiết bị ngưng tụ trung áp

Amôniắc dư được làm sạch trong thiết bị hấp thụ trung áp và được thu hồi dưới dạng amôniắc lỏng trong bình chứa amôniắc, từ đó nó được tuần hoàn về tháp tổng hợp thông qua bơm phun tia cácbamát cùng với amôniắc sạch từ hàng rào.Amôniắc lỏng từ bình chứa amôniắc được đưa vào đỉnh tháp hấp thụ dưới dạng dòng hồi lưu Theo cách này, nhiệt tỏa ra do hình thành cácbônát ở đáy tháp hấp thụ có thể được thu hồi bằng cách bay hơi NH3 ngưng tụ trước khi đi vào bình chứa amôniắc

Dòng hồi lưu NH3 cũng đảm bảo rằng CO2 trong dòng ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ được tối thiểu tới vài ppm

Khí phân hủy từ stripper được trộn với dung dịch cácbônát từ đáy tháp hấp thụ của cụm trung áp trước khi được ngưng tụ và làm lạnh trong các thiết bị ngưng tụ cácbamát và được tuần hoàn về tháp tổng hợp dưới dạng cácbamát đặc Nhiệt phản ứng hình thành cácbamát trong ống các thiết bị ngưng tụ cácbamát được thu hồi ở phía vỏ thiết bị ngưng tụ để tạo hơi

Việc sử dụng sự phân hủy kiểu màng tối thiểu hóa thời gian lưu của dung dịch urê, cùng với lượng NH3 dư đảm bảo tối thiểu sự hình thành biurêt trong các giai đoạn phân hủy

2(NH2-CO-NH2) ↔ NH2-CO-NH-CO-NH2 + NH3

Phản ứng cân bằng này được xúc tiến do thời gian lưu và nhiệt độ cao

Vì các xưởng urê Snamprogetti vận hành với lượng dư NH3 trong cụm cao áp nên cần thiết có 2 giai đoạn phân hủy và hấp thụ ở áp suất trung và thấp áp.

Áp suất cân bằng theo thành phần được biểu diễn trên hình 8/a-d (Chương 11).Hình 9 biểu diễn nhiệt độ kết tinh cho hệ thống NH3/CO2/H2O

Các công nghệ khác vận hành với tỉ lệ NH3/CO2 thấp hơn có thể tiến hành trực tiếp từ cao áp tới cụm phân hủy thấp áp

Việc bổ sung cụm trung áp không làm tăng chi phí cũng như tiêu hao Mặt khác, vận hành với lượng NH3 dư có được những thuận lợi như bổ sung thêm một

số thiết bị

Thuận lợi của lượng NH3 dư là độ chuyển hóa cần thiết trong tháp tổng hợp cao hơn và tính ăn mòn thấp hơn; hàm lượng O2 trong dòng CO2 cho thụ động hóa thấp hơn có thể được chấp nhận, và do đó tối thiểu hóa các vấn đề cháy nổ khi xả khí vào khí quyển

IV.2.3 Cô đặc chân không:

Dung dịch urê ra khỏi giai đoạn phân hủy thấp áp có nồng độ 69÷72%kl, cần được cô đặc tới 99.75% kl để thu được dung dịch thích hợp cho tạo hạt

Phương pháp đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi nhất là cô đặc trực tiếp, thực chất là gia nhiệt dung dịch dưới áp suất chân không để tách nước

Cô đặc trực tiếp được vận hành trên cơ sở áp suất hơi cân bằng của dung dịch urê

Theo lý thuyết, để cô đặc dung dịch từ 71% đến gần 100% kl mà không đóng rắn, áp suất vận hành phải duy trì khoảng 0.3 bara

Trong thực tế, có thể vận hành ở áp suất thấp hơn trong các bình tách chân không do độ giảm áp thực tế trong các thiết bị bay hơi

Trong phân xưởng urê, dung dịch urê được cô đặc bằng thiết bị cô đặc chân không sơ bộ và thiết bị cô đặc chân không thứ nhất tới 95%kl ở 0.3 bara, 128oC trong bình tách chân không thứ nhất và tới 99.75%kl ở 0.03 bara, 135oC trong bình tách chân không thứ hai bằng thiết bị cô đặc chân không thứ hai

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 hạt

IV.2.5 Cụm xử lý nước

IV.2.5.1 Xử lý nước thải

Cụm này cung cấp những điều kiện để xử lý

nước nhiễm NH3-CO2 và urê từ các hệ thống chân

không, để thu được nước ngưng quá trình hầu

như không chứa NH3-CO2-urê được đưa tới giao

diện Hình 7: Tháp tạo hạt urê

IV.2.5.2 Xử lý nước ngưng quá trình

Như đã giải thích trong mô tả công nghệ, cụm xử lý nước ngưng quá trình chủ yếu gồm một tháp chưng để làm sạch nước ngưng quá trình và một thiết bị thủy phân để phân hủy lượng nhỏ urê cuối cùng được tách ra trong phần dưới của tháp chưng thành NH3 và CO2 Hơi rời đỉnh tháp chưng được trộn với hơi từ thiết bị thủy phân được đưa tới cụm thấp áp Phản ứng thủy phân urê là phản ứng ngược của phản ứng xảy ra trong tháp tổng hợp, tức là:

NH2-CO-NH2 ↔ NH3 + CO2 (thu nhiệt)

Do đó, sự phân hủy urê thuận lợi ở điều kiện nhiệt độ cao, áp suất thấp và thiếu hụt NH3 & CO2 Một thông số quan trọng nữa là thời gian lưu đủ dài Để loại

bỏ NH3 & CO2 càng nhiều càng tốt trước khi đưa vào thiết bị thủy phân, đầu tiên nước ngưng quá trình từ bồn chứa nước ngưng được chưng trong tháp chưng Hơn nữa, một loạt màng ngăn trong thiết bị thủy phân giúp chặn dòng, do đó tránh được

sự trộn ngược Sự xả bỏ liên tục sản phẩm của phản ứng thủy phân cũng thúc đẩy sự phân hủy urê Bằng cách loại bỏ NH3 và CO2 tới giới hạn cực đại, có thể duy trì áp suất trong hệ thống ở giá trị tương đối thấp, trong khi đạt được giá trị nhiệt độ cao hơn Đối với thiết bị này, giá trị nhiệt độ 235oC được lựa chọn cùng với thời gian lưu khoảng 45 phút Theo một loạt các thử nghiệm đã được thực hiện, đây là những điều kiện tối ưu để đạt được hàm lượng urê nhỏ hơn 1 ppm trong nước thải sau khi làm sạch (hay nước ngưng quá trình đã xử lý) được đưa tới giao diện

IV.3 Danh sách các thiết bị

Thiết bị trao đổi nhiệt E-1001 Thiết bị stripper urê

E-1002A/B Thiết bị phân hủy trung áp

(nối với Z-1002/V-1002)E-1003 Thiết bị phân hủy thấp áp (nối

với Z-1003/V-1003)E-1004 Thiết bị cô đặc chân không sơ

bộ (nối với Z-1004/V-1004)E-1005A Thiết bị ngưng tụ cácbamát

thứ nhấtE-1005B Thiết bị ngưng tụ cácbamát

thứ haiE-1006 Thiết bị ngưng tụ trung ápE-1007 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ

amôniắcE-1008 Thiết bị ngưng tụ thấp ápE-1009 Thiết bị ngưng tụ amôniắcE-1010 Thiết bị làm lạnh nước ngưng

rửaThiết bị hấp thụ amôniắc

E-1012 Thiết bị hấp thụ amôniắc thấp

áp (nối với T-1004)E-1013 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ

cácbônát cao ápE-1014 Thiết bị cô đặc chân không

thứ nhất (nối với V-1014)E-1015

Thiết bị cô đặc chân không thứ hai (nối với Z-1015/V-

1015)E-1016 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ

nhất cho tháp chưngE-1017 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ

hai cho tháp chưngE-1018 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ cho

thiết bị thủy phânE-1023 Thiết bị làm lạnh nước ngưng

hơiE-1024 Thiết bị làm lạnh nước ngưng

đã làm sạch

Thiết bị lọc và sàng FL-1001A/B Thiết bị lọc dung dịch urê

FL-1002A/B Thiết bị lọc amôniắc

Bơm phun tia J-1001 Bơm phun tia cácbamát

J-1002 Bơm phun tia hơi cho T-1002

Hệ thống băng tải và

đóng bao N-1001 Băng tải tháp tạo hạt

N-1002 Băng tải tuần hoàn urê

P-1002A/B Bơm dung dịch cácbônát cao

ápP-1003A/B Bơm dung dịch cácbônát

trung áp