Nghiên cứu công nghệ thu hồi co2 trong khói thải để phục vụ cho quá trình sản xuất trong nhà máy đạm phú mỹ bằng phần mềm mô phỏng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐÌNH TRƯỜNG SƠN NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ THU HỒI CO2 TRONG KHĨI THẢI ĐỂ PHỤC VỤ CHO Q TRÌNH SẢN XUẤT TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ BẰNG PHẦN MỀM MƠ PHỎNG Chun ngành: Kỹ thuật Hóa dầu LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2010 Trang i / 112 CƠNG TRÌNH NÀY ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS Tiến sĩ: Phan Đình Tuấn Tiến sĩ: Huỳnh Quyền Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành `i Trang ii / 112 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐÌNH TRƯỜNG SƠN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 29 / 10 /1979 Nơi sinh: Quảng Trị Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa dầu MSHV: 09400142 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HỒI CO2 TRONG KHÓI THẢI ĐỂ PHỤC VỤ CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu đề xuất mơ hình thu hồi CO2 khói thải mơ lại q trình q trình sản thu hồi CO2 khói thải Nhà máy Đạm Phú Mỹ làm sở liệu tham khảo để áp dụng, thiết kế cho nhà máy có khói thải CO2 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12 / 04 / 2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06 / 12 / 2010 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PHÓ GIÁO SƯ, TIẾN SĨ PHAN ĐÌNH TUẤN TIẾN SĨ HUỲNH QUYỀN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PHAN ĐÌNH TUẤN `ii Trang iii / 112 HUỲNH QUYỀN Lời cảm ơn Tôi xin trân trọng cảm ơn sâu sắc PGS TS Phan Đình Tuấn, TS Huỳnh Quyền, thầy tận tình hướng dẫn em suốt trình thực nghiên cứu Xin cảm ơn góp ý chân thành, động viên chia quý giá quý thầy để giúp em hồn thiện luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Lãnh đạo đồng nghiệp Nhà máy Đạm Phú Mỹ, Tổng Công ty Phân Bón Hóa chất Dầu khí, tạo điều kiện giúp đỡ, nhiệt tình hỗ trợ chun mơn trao đổi kinh nghiệm suốt thời gian qua Xin cảm ơn vợ tạo dựng niềm tin hậu phương vững vàng để tơi n tâm, tập trung hồn thành luận văn Cảm ơn gia đình bạn bè động viên bên cạnh Nguyễn Đình Trường Sơn  `iii Trang iv / 112 ABSTRACT In Phu My fertilizer plant, CO2 in flue gas has been recovered to produce urea This unit base on HMI licenser with sterically hindered amine KS1 and packing KP1, and capacity of 240 ton per day A MEA (monoethanol amine) based CO2 removal process has been simulated with the process simulation tool PRO II The thermodynamic properties are calculated with the Amines Property Package models which are available in PRO II A sensitivity analysis on the integrated model is performed to ascertain the process variables which most strongly influence the CO2 energy penalty The CO2 removal in % and the energy consumption in the CO2 removal unit are calculated as a function of amine circulation rate, absorption column height, absorption temperature, absorption pressure, generation column height, generation temperature and generation pressure This model has also been tested with the data of performance test of the actual operation within days From the simulation results with this integrated model, it is clear that with CO2 removal of 99 %, heat consumption is calculated to 4.620 MJ/kg CO2 removed, correspond to the value of 3.409 MJ/kg CO2 tested and designed by MHI as `iv Trang v / 112 MỤC LỤC HÌNH Hình 3.1: Sơ đồ đơn giản dây chuyền công nghệ sản xuất NH3 Hình 3.2: Quá trình xử lý khí ngun liệu Hình 3.3: Quá trình chuyển hóa sơ cấp Hình 3.4: Quá trình chuyển hóa Hydrocarbon thứ cấp 10 Hình 3.5: Q trình chuyển hóa CO 11 Hình 3.6: Quá trình hấp thụ CO2 12 Hình 3.7: Q trình tái sinh dung mơi 13 Hình 3.8: Q trình Metan hóa 14 Hình 3.9: Quá trình tổng hợp NH3 15 Hình 3.10: Chu trình làm lạnh 16 Hình 3.11: Quá trình thu hồi NH3 17 Hình 3.12: Hệ thống bảo vệ tự động phân xưởng sản xuất NH3 17 Hình 3.13: Quá trình tổng hợp Urea thu hồi cao áp 19 Hình 3.14: Quá trình tinh chế, thu hồi trung áp 20 Hình 3.15: Quá trình tinh chế, thu hồi thấp áp 20 Hình 3.16: Q trình đặc Urea 21 Hình 3.17: Quá trình xử lý nước cơng nghệ 22 Hình 3.18: Hệ thống bảo vệ tự động phân xưởng sản xuất Urea 23 Hình 3.19: Quá trình xử lý nước cấp nồi 24 Hình 3.20: Quá trình sản xuất điện 25 Hình 3.21: Hệ thống nước làm mát 27 Hình 3.22: Sơ đồ dịng sản phẩm nhà máy 32 Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ ABB-Lummus 39 Hình 4.2: Sơ đồ công nghệ Amine Guard FG 40 `v Trang vi / 112 Hình 5.1: Phương án tăng công suất CO2 44 Hình 5.2: Sơ đồ khối cơng nghệ thu hồi CO2 khói thải 44 Hình 5.3: Sơ đồ khối dịng cơng nghệ 45 Hình 5.4: Cấu trúc tháp làm nguội khói thải 48 Hình 5.5: Cấu trúc tháp hấp thụ 50 Hình 5.6: Cấu trúc tháp hấp thụ 52 Hình 6.1: Lưu đồ thực mơ hệ thống 58 Hình 6.2: Hệ đơn vị sử dụng mô 63 Hình 6.3: Hệ cấu tử sử dụng mơ 64 Hình 6.4: Mơ hình nhiệt động sử dụng mơ 65 Hình 6.5: Cụm thiết bị hấp thụ 66 Hình 6.6: Cụm thiết bị hấp thụ tích hợp với cụm tái sinh 72 Hình 6.7: Cụm thiết bị hấp thụ tái sinh tích hợp với bổ sung tuần hồn 74 Hình 6.8: Ảnh hưởng số lượng đĩa hấp thụ 77 Hình 6.9: Ảnh hưởng tốc độ tuần hồn dung mơi 78 Hình 6.10: Ảnh hưởng nhiệt độ khói thải 79 Hình 6.11: Ảnh hưởng nhiệt độ dung mơi tuần hồn 79 Hình 6.12: Ảnh hưởng áp suất khói thải 80 Hình 6.13: Ảnh hưởng áp suất đỉnh tháp hấp thụ 81 Hình 6.14: Ảnh hưởng số lượng đĩa tháp tái sinh 82 Hình 6.15: Ảnh hưởng nhiệt độ dung môi vào tháp tái sinh 83 Hình 6.16: Ảnh hưởng áp suất đỉnh tháp tái sinh 84 Hình 6.17: Cụm thiết bị làm mát khói thải 87 Hình 6.18: Cụm thiết bị hấp thụ 88 Hình 6.19: Cụm thiết bị tái sinh 88 `vi Trang vii / 112 Hình 6.20: Cụm thiết bị phân tách sản phẩm 89   `vii Trang viii / 112 MỤC LỤC BẢNG Bảng 3.1: Thành phần khí nguyên liệu 29 Bảng 3.2: Cơ cấu sản phẩm theo chế độ vận hành 30 Bảng 3.3: Cơ cấu sản phẩm theo chế độ vận hành 31 Bảng 3.4: Số liệu NH3 dư qua năm 33 Bảng 6.1: So sánh đặc tính dung mơi MEA KS1 57 Bảng 6.2: Thơng số kỹ thuật khói thải 58 Bảng 6.3: Thông số kỹ thuật dịng cơng nghệ 68 Bảng 6.4: Thông số kỹ thuật thiết bị 69 Bảng 6.5: Thông số kỹ thuật thiết bị 72 Bảng 6.6: Thông số kỹ thuật dịng cơng nghệ 74 Bảng 6.7: Thông số kỹ thuật thiết bị 75 Bảng 6.8: Số liệu thiết kế 84 Bảng 6.9: Số liệu mô 85 Bảng 6.10: So sánh kết thiết kế mô 85 Bảng 6.11: So sánh kết mô vận hành thực tế 89 `viii Trang ix / 112 MỤC LỤC Chương Đặt vấn đề 1.1 Nhà máy Đạm Phú Mỹ 1.2 Những vấn đề tồn cân vật chất 1.2.1.1 Cơ cấu sản phẩm theo thiết kế 1.2.2 Cơ cấu sản phẩm tương lai 1.3 Khói thải nhà máy 1.3.1 Nguồn phát sinh khói thải 1.3.1.1 Hệ thống sản xuất điện 1.3.1.2 Hệ thống sản xuất nước 1.3.1.3 Công đoạn chuyển hóa Hydrocarbon sơ cấp 1.3.2 Tác động tiềm 1.3.2.1 Tác động 1.3.2.2 Tiềm 1.3.3 Phương án Chương Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục tiêu 2.1.1 Phạm vi nghiên cứu Chương Công nghệ sản xuất Nhà máy Đạm Phú Mỹ 3.1 Công nghệ sản xuất NH3 3.1.1 Cơng đoạn xử lý khí ngun liệu 3.1.1.1 Hydro hóa 3.1.1.2 Hấp phụ H2S `ix PHỤ LỤC 08 (Trang 5/6) PHỤ LỤC 08 (Trang 6/6) PHU LUC 09 (Trang 1/3) PHU LUC 09 (Trang 2/3) PHU LUC 09 (Trang 3/3) PHỤ LỤC 10 (Trang 1/1) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 1/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 2/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 3/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 4/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 5/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 6/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 7/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 8/9) PHỤ LỤC 11 – excel (Trang 9/9) ... Kỹ thu? ??t Hóa dầu MSHV: 09400142 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HỒI CO2 TRONG KHÓI THẢI ĐỂ PHỤC VỤ CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 2- NHIỆM VỤ VÀ... DUNG: Nghiên cứu đề xuất mơ hình thu hồi CO2 khói thải mơ lại q trình q trình sản thu hồi CO2 khói thải Nhà máy Đạm Phú Mỹ làm sở liệu tham khảo để áp dụng, thiết kế cho nhà máy có khói thải CO2. .. 3.1 Công nghệ sản xuất Nhà máy Đạm Phú Mỹ Công nghệ sản xuất NH3 Dây chuyền công nghệ sản xuất NH3 công suất 1350 tấn/ngày, sử dụng quyền công nghệ HALDOR TOPSOE – Đan Mạch Đây công nghệ sản xuất