Mục Lục 1 Lịch sử hình thành và phát triển:...............................................................................1 2 Nguyên liệu sản xuất và sản phẩm nhà máy: .............................................................1 2.1 Nguyên liệu sản xuất: ........................................................................................1 2.2 Sản phẩm:..........................................................................................................2 3 Qui trình công nghệ: .................................................................................................4 3.1 Phân xưởng Ammoniac: ....................................................................................4 3.1.1 Khử lưu huỳnh:...........................................................................................4 3.1.2 Công đoạn Steam Reforming:.....................................................................6 3.1.3 Chuyển hóa CO: .......................................................................................10 3.1.4 Công đoạn tách CO2: ................................................................................11 3.1.5 Công đoạn mêtan hóa: ..............................................................................14 3.1.6 Công đoạn tổng hợp NH3:.........................................................................16 3.2 Phân xưởng sản xuất Urea: ..............................................................................18 3.2.1 Bộ phận nén CO2:.....................................................................................18 3.2.2 Bộ phận tổng hợp Urea và thu hồi NH3, CO2 ở áp suất cao: ......................19 3.2.3 Làm sạch Urea và thu hồi NH3, CO2 ở trung và thấp áp: ...........................19 3.2.4 Cô đặc Urea:.............................................................................................21 3.2.5 Tạo hạt Urea:............................................................................................22
XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYÊN HỮU LƯƠNG Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Khoa CN Hóa & Thực Phẩm Nghành Kỹ Thuật Hóa Dầu MÔN: XÚC TÁC CÔNG NGHIỆP TRONG CHẾ BIẾN DẦU KHÍ ĐỀ TÀI : XÚC TÁC TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD : TS Nguyễn Hữu Lương HVTH : Nguyễn Đình Phúc MSHV : 10400160 Lớp : KTHD-CH2010 Tháng 12 năm 2010 HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang i XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYÊN HỮU LƯƠNG Mục Lục Lịch sử hình thành phát triển: Nguyên liệu sản xuất sản phẩm nhà máy: 2.1 Nguyên liệu sản xuất: 2.2 Sản phẩm: Qui trình cơng nghệ: 3.1 Phân xưởng Ammoniac: 3.1.1 Khử lưu huỳnh: 3.1.2 Công đoạn Steam Reforming: 3.1.3 Chuyển hóa CO: 10 3.1.4 Công đoạn tách CO2: 11 3.1.5 Cơng đoạn mêtan hóa: 14 3.1.6 Công đoạn tổng hợp NH3: 16 3.2 Phân xưởng sản xuất Urea: 18 3.2.1 Bộ phận nén CO2: 18 3.2.2 Bộ phận tổng hợp Urea thu hồi NH3, CO2 áp suất cao: 19 3.2.3 Làm Urea thu hồi NH3, CO2 trung thấp áp: 19 3.2.4 Cô đặc Urea: 21 3.2.5 Tạo hạt Urea: 22 HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang ii XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG XÚC TÁC TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Lịch sử hình thành phát triển: - Nhà máy Đạm Phú mỹ đặt khu công nghiệp Phú Mỹ 1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu nhà máy phân bón lớn đại Tổng cơng ty dầu khí Việt Nam - Nhà máy có vốn đầu tư 370 triệu USD, xây dựng diện tích 63 hecta, sử dụng cơng nghệ hãng Haldor Topsoe (Đan Mạch) để sản xuất Ammoniac công nghệ hãng Snamprogetti (Italy) để sản xuất Urea (công suất 740.000 tấn/năm) Đây công nghệ với dây chuyền khép kín đầu vào khí thiên nhiên, đầu Urea Ammoniac lỏng Chu trình cơng nghệ khép kín với việc tự tạo điện nước giúp nhà máy hoàn toàn chủ động sản xuất kể lưới điện quốc gia có cố không đủ điện cung cấp - Nhà máy khánh thành vào họat động vào ngày 22/9/2004 Nguyên liệu sản xuất sản phẩm nhà máy: 2.1 Nguyên liệu sản xuất: Hoạt động phân xưởng Amôniắc mô tả lược đồ đây: Hơi trung áp Khí thiên nhiên Ammonia Nước khử khống Cácbon điơxít Khơng khí Điện PHÂN XƯỞNG AMƠNIẮC Condensate từ tuốc-bin Condensate cơng nghệ HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG Hoạt động phân xưởng Urê mô tả lược đồ đây: Hơi thấp áp Ammonia Urea PHÂN XƯỞNG UREA Khí cácbon điơxit Condensate từ Điện Condensate từ trình Nguyên liệu nhà máy khí đồng hành Bạch Hổ, ngồi sử dụng khí thiên nhiên từ bồn trũng Nam Côn Sơn bể khác thuộc lục địa phía Nam Lượng khí tiêu thụ cho nhà máy khoảng 53.000 – 54.000 NM3/h (khoảng 450 triệu m3/năm) Khí thiên nhiên hỗn hợp Cacbua Hydro nhẹ, chủ yếu Metane (CH4) Khí thiên nhiên khai thác từ mỏ khí tách từ khí đồng hành mỏ dầu Nitơ: Nguyên liệu để tổng hợp NH3 lấy từ không khí Hydro:được tạo nhờ phản ứng Reforming khí thiên nhiên nước, nguyên liệu để tổng hợp NH3 CO2:là nguyên liệu để tổng hợp Urea, điều chế từ cơng đoạn Reforming khí thiên nhiên 2.2 Sản phẩm: Sản phẩm phụ-Ammoniac: Ammonia tổng hợp chủ yếu để sản xuất Urea Lượng dư đưa bồn chứa Công suất 1350 Ammonia/ngày (tương đương khoảng 422.598 tấn/năm) NH3 (%wt) 99.8 H2O (%wt) 0.2 max Oil (ppm wt) max HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG Ammonia chất khí có cơng thức phân tử NH3, hóa lỏng điều kiện áp suất thường nhiệt độ thấp (khoảng –320C) điều kiện nhiệt độ thường áp suất cao (khoảng 15 bar), có mùi khai đặc trưng Sản phẩm - Urea: Công suất: 2200 tấn/ngày Cỡ hạt: 1.4 – 2.8 mm: >95% Hàm lượng N2:> 46.3% Độ ẩm: < 0.4% Hàm lượng biuret: < 1% Urea hợp chất hóa học có cơng thức phân tử CO(NH2)2, nhiệt độ thường Urea khơng màu, mùi vị, hồ tan nước, nhiệt độ nóng chảy khoảng 1350C, tỷ trọng khoảng 1,3230 Urea thủy phân chậm tạo thành Cacbamát Amơn sau phân hủy thành NH3 CO2, sở để sử dụng Urea làm phân bón Trong cơng nghiệp Urea tổng hợp từ NH3 lỏng CO2 khí điều kiện nhiệt độ áp suất cao HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG Qui trình công nghệ: 3.1 Phân xưởng Ammoniac: 3.1.1 Khử lưu huỳnh: Phần lớn khí thiên nhiên ngun liệu có chứa lượng nhỏ lưu huỳnh tồn dạng hợp chất Xúc tác dùng cho công nghệ reforming nước nhạy cảm với hợp chất chứa lưu huỳnh, chúng gây hoạt tính nhiễm độc xúc tác Do HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG hợp chất lưu huỳnh phải khử bỏ trước vào công đoạn Reforming Điều thực công đoạn khử lưu huỳnh phân xưởng NH3 Trong trình khử lưu huỳnh, hợp chất lưu huỳnh hữu chuyển hóa thành H2S xúc tác hydro hóa Sau H2S hấp phụ ZnO Thành phần lưu huỳnh vào reformer từ nguồn (khí nguyên liệu, khí tuần hoàn, nước) phải nhỏ 0.05 phần triệu khối lượng Công đoạn khử lưu huỳnh bao gồm thiết bị hydro hóa, 10-R-2001 hai thiết bị hấp phụ sulphur 10-R-2002A/B Xúc tác cho 10-R-2001 coban/molypden oxit chất hấp phụ 10-R-2002A/B oxit kẽm Quá trình hydro hố thiết bị 10-R-2001: Dòng khí thiên nhiên dòng khí hydro quay từ máy nén 10-K-4031 vào thiết bị hydro hoá 10-R-2001 nhiệt độ 4000C Tại 10-R-2001, nhiệt độ xúc tác cobaltmolybdenum oxit (TK-250), xảy phản ứng hydro hoá: RSH + H2 COS + H2 RH + H2S CO + H2S Ngồi phản ứng hydro hố trên, xúc tác TK-250 xúc tiến phản ứng hydro hố hợp chất hydro cacbon không no thành hợp chất hydro cacbon no phản ứng chuyển hoá hợp chất Nitơ hữu thành Ammonia hợp chất hydrocacbon no Trong suốt trình vận hành, hợp chất CO, CO2 khí nguyên liệu cần hạn chế đến mức tối thiểu Nếu có hợp chất nguồn khí nguyên liệu xảy phản ứng gây ảnh hưởng đến hàm lượng hợp chất lưu huỳnh khỏi tháp hấp thụ lưu huỳnh sau: CO2 + H2 CO + H2O CO2 + H2S COS + H20 Trong trường hợp hàm lượng hợp chất CO cao xảy phản ứng cốc hố hình thành lớp muội cacbon bám bề mặt xúc tác làm giảm họat tính xúc tác HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG CO C + CO2 Quá trình hấp thụ lưu huỳnh thiết bị 10-R-2002A/B: Dòng khí thiên nhiên sau hydro hoá đưa vào thiết bị hấp thụ lưu huỳnh 10-R2002A/B Hai thiết bị hấp thụ giống hệt lắp nối tiếp Thiết bị 10-R-2002B đóng vai trò hỗ trợ trường hợp dòng khí từ 10-R-2002A lưu huỳnh trường hợp thay xúc tác 10-R-2002A Mỗi thiết bị có tầng xúc tác chứa loại xúc tác HTZ Nhiệt độ vận hành bình thường khoảng 4000C Oxit kẽm phản ứng với hydro sulphide carbonyl sulphide theo phản ứng sau: ZnO + H2S ZnS + H2O ZnO + COS ZnS + CO2 ZnO không phản ứng oxy hydro nhiệt độ Trong q trình vận hành khơng để nước lọt vào 10-R-2002A/B, ZnO bị hydrate hố khơng thể tái tạo thành ZnO thiết bị phản ứng tái sinh 3.1.2 Cơng đoạn Steam Reforming: Q trình reforming nước diễn tả phản ứng sau đây: CnHm + H2O CH4 + 2H2O CO + H2O HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Cn-1Hm-2 + CO + 2H2 – Q (1) CO + 3H2 – Q (2) CO2 + H2 + Q (3) Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG Phản ứng (1) miêu tả chế phản ứng reforming hydrocacbon bậc cao chuyển hóa bậc xuống thành hydrocacbon bậc thấp, cuối thành phân từ metan, chuyển hoá phản ứng (2) Đối với hydrocacbon bậc cao phản ứng bắt đầu xảy 500 0C metan 600 0C Nhiệt phát từ phản ứng (3) nhỏ nhiệt cần cho phản ứng (1) phản ứng (2) lớn Phản ứng xảy theo hai bước, reforming sơ cấp 10-H-2001 reforming thứ cấp 10R-2003 Nhiệt cần thiết cho phản ứng hai thiết bị reforming cấp theo hai cách khác Trong reformer sơ cấp, nhiệt cần thiết cho phản ứng cung cấp dạng gián tiếp từ lò đốt; reformer thứ cấp, nhiệt cung cấp trực tiếp từ q trình đốt khí cơng nghệ với khơng khí Sự chuyển hố reforming sơ cấp điều chỉnh cho khơng khí cấp nhiệt cho reforming thứ cấp để đảm bảo yêu cầu tỉ lệ H2/N2= 3/1 Điều phải khống chế lượng metan khí trơ khí tổng hợp mức thấp tốt Hàm lượng metan khí cơng nghệ khống chế số cân phản ứng (2) , giảm tăng nhiệt độ, tăng nước giảm áp suất Trước vào refomer sơ cấp H-2001, hổn hợp nước khí tự nhiện hâm nóng lên khoảng 535oC hâm 10-E-2001 nằm phận khí thải reforming sơ cấp Sau đưa vào ống thẳng đứng chứa xúc tác.Các ống xúc tác đặt buồng đốt reforming sơ cấp, mà xạ nhiệt truyền từ béc đốt đến thành ống Để đảm bảo cháy hồn tồn khí nhiên liệu, béc đốt vận hành với lượng khơng khí thừa khoảng 10% tương ứng với 2% thể tích 02 khí thải Hydrocacbon khí nguyên liệu vào reforming sơ cấp chuyển hoá thành hydro cabon oxit Khi vận hành trường hợp với HRU (thiết bị thu hồi hydro) làm việc sử dụng khí thải xử lý khí nhiên liệu cho reforming, khí cơng nghệ khỏi reforming nhiệt độ khoảng 7800C hàm lượng metan khoảng 15% mol tính theo khí khơ HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG Khi vận hành trường hợp với HRU (thiết bị thu hồi hydro) không làm việc sử dụng khí thải khơng xử lý khí nhiên liệu cho reforming, khí cơng nghệ khỏi reforming nhiệt độ khoảng 8000C hàm lượng metan khoảng 13% mol tính theo khí khơ Trong khoảng khơng gian trống phía reformer thứ cấp người ta lắp béc đốt 10J-2001, khơng khí trộn phần vào khí cơng nghệ Ở xảy chủ yếu phản ứng cháy làm nhiệt độ tăng lên Từ khoảng khơng này, khí cơng nghệ qua lớp xúc tác phía dưới, mà phản ứng reforming xảy hồn tồn làm nguội hổn hợp khí Nhiệt độ hổn hợp khí khỏi reformer thứ cấp khoảng 958 oC hàm lượng metan khoảng 0.6% mol tính theo khí khơ Khí khỏi reformer thứ cấp chứa khoảng 13,5% mol CO 7,5% mol CO2, vậy, có nguy hình thành cacbon theo phản ứng Boudouard sau: 2CO CO2 + C (muội than) Trong vận hành reforming sơ cấp cacbon hình thành phần phía ngồi phía xúc tác Cacbon nằm phía ngồi hạt xúc tác làm tăng tổn thất áp suất lớp xúc tác phía hạt xúc tác làm giảm hoạt tính độ bền học xúc tác Ở tỉ lệ nước cacbon thấp, việc hình thành cacbon xảy kết cacbon lắng tụ, đặc biệt hạt xúc tác.Nếu xúc tác khơng hồn ngun trọn vẹn phần bị oxy hóa, cacbon hình thành Reformer sơ cấp: Reformer sơ cấp có tổng cộng 180 ống xúc tác reformer lắp đặt hai buồng xạ nhiệt Phần ống reformer nạp xúc tác loại RK-211 RK-201, phần đáy ống xúc tác nạp xúc tác R-67-7H Chất xúc tác bền khơng khí đến nhiệt độ 80 0C Nếu tiếp xúc với không khí nhiệt độ cao hơn, bị oxy hố, nhiệt độ khơng ảnh hưởng đến xúc tác Hỗn hợp nước khí thiên nhiên nhiệt độ khoảng 535 0C vào đỉnh ống thẳng đứng thơng qua ống góp phân phối phía Hỗn hợp khí khỏi ống nhiệt độ khoảng 783 0C vào ống gom phía HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang ... NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang ii XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: TS NGUYỄN HƢU LƢƠNG XÚC TÁC TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Lịch sử hình thành phát triển: - Nhà máy Đạm Phú mỹ đặt khu công nghiệp Phú Mỹ 1, huyện... H20 Trong trường hợp hàm lượng hợp chất CO cao xảy phản ứng cốc hố hình thành lớp muội cacbon bám bề mặt xúc tác làm giảm họat tính xúc tác HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ... hợp chất Xúc tác dùng cho công nghệ reforming nước nhạy cảm với hợp chất chứa lưu huỳnh, chúng gây hoạt tính nhiễm độc xúc tác Do HVTH: NGUYỄN ĐÌNH PHÚC Trang XÚC TÁC NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ GVHD: