Nha may dm ca mau

MỤC LỤC NMĐCM Trang MỞ ĐẦU Phân bón chất bổ sung chất dinh dưỡng cho đất, dùng để thúc đẩy cối phát triển Theo tổ chức FAO, phân bón làm tăng suất trồng từ 35-45% Các loại chất dinh dưỡng có phân bón thường nitơ, phốtpho kali Phân bón thường dùng rải trực tiếp đất phun lên Phân bón thường chia thành phân bón hữu phân bón vơ dựa vào khác biệt nguồn gốc Ngày nay, ngành công nghiệp phân bón nước ta phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng đủ lượng phân bón khẳng định vai trị quan trọng nơng nghiệp nước nhà Với mục đích tăng cường vai trị nhà cung cấp phân đạm lớn nước nâng cao hiệu kinh tế từ nguồn khí thiên nhiên, ngày 26/07/2008 Tập đồn Dầu khí Việt Nam (PetroVietnam) khởi công xây dựng Nhà máy Đạm Cà Mau hồn thành vào tháng 02/2012 Cơng ty TNHH MTV Phân bón dầu khí Cà Mau trực thuộc Tập đồn dầu khí Việt Nam sở hữu 100% vốn thành lập ngày 09/03/2011 để quản lý vận hành nhà máy Đạm Cà Mau nằm khu cơng nghiệp cụm Khí-Điện-Đạm Cà Mau, thuộc xã Khánh An, huyện U Minh, tỉnh Cà Mau Ngành nghề kinh doanh chủ yếu sản xuất phân bón hợp chất nitơ bao gồm: sản xuất, kinh doanh, tàng trữ, vận chuyển, phân phối xuất nhập phân bón, hóa chất dầu khí Nhà máy Đạm Cà Mau đáp ứng đủ nhu cầu phân đạm khu vực 13 tỉnh đồng sông Cửu Long với: Tổng mức đầu tư: 900 triệu USD;Cơng suất 800.000 Urea/năm; Nguồn khí nguyên liệu mua từ lô PM3 – CAA, mỏ nước thuộc vùng biển Tây Nam Việt Nam Giá khí năm 2012 6,43 USD/MMBTU; Chất lượng sản phẩm đáp ứng theo tiêu chuẩn Việt Nam Quốc tế Tương tự nhà máy Đạm Phú Mỹ, nhà máy Đạm Cà Mau áp dụng công nghệ đại: NMĐCM Trang • • • Cơng nghệ hãng Haldor-Topsoe-ĐAN MẠCH cho phân xưởng sản xuất ammonia công nghệ hãng Saipem-ITALIA quyền gốc hãng SnamProgetiItaly cho phân xưởng sản xuất urê Điểm khác biệt công đoạn vo viên tạo hạt thay cho tháp tạo hạt ( dây chuyền tạo hạt công nghệ phun tạo hạt tầng sôi hãng Toyo Engineering Corp-NHẬT BẢN)(TEC) Với cơng nghệ này, nhà máy Đạm Cà Mau sản xuất Ure với độ hạt to nhỏ theo yêu cầu khách hàng sử dụng phù hợp cho loại trồng NMĐCM Trang CHƯƠNG :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ 1.1 Lịch sử phát triển ure Urê Hilaire Rouelle phát từ nước tiểu vào năm 1773 Friedrich Woehler tổng hợp lần từ ammonium sulfate (NH 4)2SO4 potassium cyanate KOCN vào năm 1828 Đây trình tổng hợp lần đầu hợp chất hữu từ chất vơ giải vấn đề quan trọng học thuyết sức sống Năm 1870, urê sản xuất cách đốt nóng cácbamat amơn ống bịt kín Điều tảng cho công nghệ sản xuất urê công nghiệp sau Cho tới năm đầu kỷ 20 urê sản xuất quy mô công nghiệp mức sản lượng nhỏ Sau đại chiến giới thứ II, nhiều nước hãng sâu cải tiến quy trình cơng nghệ để sản xuất urê Những hãng đứng đầu cung cấp chuyển giao công nghệ sản xuất urê giới như: Stamicarbon (Hà Lan), Snamprogetti (Italia), TEC (Nhật Bản) …Các hãng nàyđưa công nghệ sản xuất urê tiên tiến, mức tiêu phí lượng cho sản phẩm urê thấp 1.2 Tính chất lý hóa 1.2.1 Tính chất vật lý Urê có cơng thức phân tử CON2H4 (NH2)2CO Tên quốc tế Diaminomethanal Ngồi urê cịn biết với tên gọi carbamide, carbonyl diamide Urê có màu trắng, dễ hịa tan nước, trạng thái tinh khiết urê không mùi hầu hết mẫu urê có độ tinh khiết cao có mùi khai NMĐCM Trang Tên thành phần Giá trị Tỉ trọng d, g/cm3 13,230 Dạng tinh thể dạng bề Dạng kim, lăng trụ, tứ giác Điểm nóng chảy, 0C 132,70C Chỉ số khúc xạ 1,484; 1,602 Năng lượng hình thành tự 250C, j/mol -197,15 Nhiệt độ nóng chảy, j/g 251 Nhiệt hòa tan nước, j/g 243 Nhiệt kết tinh,dịch urê nước 70%, j/g 460 Độ ẩm tương đối 81%(200C) 73%(300C) Nhiệt riêng j/Kg.K 1439 00C 1,661 500C 1,887 1000C 2.1 1500C Hàm lượng Nito 46,6% Bảng 1.1: Thành phần đặc tính ure Tính chất hút ẩm, kết tảng Urê :Urê chất dể hút ẩm từ môi trường xung quanh nhiệt độ định ứng với áp suất riêng phần nước môi trường lớn áp suất nước bề mặt urê Urê hút ẩm độ ẩm môi trường xung quanh lớn 70%, nhiệt độ 10-40 0C Urê thường bị hút ẩm hàm ẩm không khí cao đặc biệt vào ngày hè, tiết trời ẩm thấp Để hạn chế việc hút ẩm urê thường đóng bao PP, PE bao giấy nhiều lớp Qua nghiên cứu thực tế, người ta xác định nguyên nhân chủ yếu gây kết tảng urê sản phẩm: NMĐCM Trang - Hàm ẩm dung dịch Urê tạo hạt cao - Hạt urê xốp, rỗng, dễ vỡ, cường độ giới thấp - Bảo quản urê nơi có độ ẩm khơng khí cao, urê bị hút ẩm - Sản phẩm urê có kích cỡ khơng đồng đều, nhiều bụi mảnh vỡ tạo cho hạt urê có mối liên kết hàn bền vững bụi mảnh vỡ điền vào không gian hạt urê Để chống kết tảng hạt urê, ngày người ta áp dụng số biện pháp sau: - Bọc urê lớp paraffin mỏng ngăn chặn hút ẩm - Sử dụng bột trợdung đưa vào dung dịch urê trước tạo hạt, tăng cường lực giới hạt hạn chế hút ẩm - Tiêm fomanđêhyt urê fomanđehyt vào dòng dung dịch urê trước sau hệ thống cô đặc - Tạo urê hạt to hệ thống tạo hạt tầng sôi thùng quay, làm giảm bề mặt riêng tiếp xúc khơng khí hạt urê, độ bền vững giới cao Tính chất hóa học Hịa tan nước, thủy phân chậm để tạo thành cacbamat amôn (1) cuối phân hủy thành amoniac điôxit cacbon Phản ứng sở để sử dụng urê làm phân bón Trong mơi trường đất ẩm : (NH2)2CO + 3H2O CO2 + 2NH4OH Trong khơng khí ẩm: 2NO + (NH2)2CO + ½O2 = 2N2+ H2O + CO2 Về mặt thương mại, urê sản xuất cách loại nước trực tiếp cacbamat amôn NH2COONH4 mức áp suất nhiệt độ nâng Người ta thu cacbamat amôn cách cho phản ứng trực tiếp NH với CO2 Hai phản ứng tiến hành liên tục tháp tổng hợp cao áp Ở điều kiện áp suất thường điểm nóng chảy nó, urê phân hủy thành amoniac, biuret, acid cyanuric (qv), ammelide triuret Biuret sản phẩm phụ bất đắc dĩ chủ yếu có urê Nếu sản phẩm đạm Urê cấp phân bón mà hàm lượng biuret vượt 2% trọng lượng gây độc hại trồng 1.2.2 NMĐCM Trang Urê đóng vai trị chất sở đơn tạo muối có acid Cùng với acid nitric tạo nitrat urê CO(NH2)2.HNO3 phân hủy nổ bị đốt nóng Urê cứng ổn định nhiệt độ phịng điều kiện thường áp Đốt nóng ởđiều kiện chân khơng điểm nóng chảy thăng hoa mà không thay đổi Trong môi trường chân không nhiệt độ 180-1900C, urê thăng hoa chuyển hóa thành xianua amơn NH4OCN (5) Khi urê cứng đốt nóng nhanh dịng khí amoniac ởmức nhiệt độ nâng tăng khoảng vài trăm kPa (vài at.) thăng hoa hồn tồn phânhủy phần thành acid cyanic HNCO xianua amôn Urê cứng hịa tan NH3 lỏng hình thành hợp chất urêamoniac hỗn hợp không ổn định CO(NH2)2NH3 phân hủy 450C UrêAmoniac tạo muối với chất kim loại kiềm NH 2COHNM CO(NHM)2 Việc chuyển hóa urê thành biuret xúc tiến ởđiều kiện nhiệt độ thấp, áp suất cao gia nhiệt kéo dài.Ở điều kiện áp suất thấp 10-20 MPa (100-200 atm), đốt nóng với NH3 biuret tạo thành urê Urê phản ứng với nitrat bạc AgNO3 với có mặt hydroxid natri NaOH, tạo thành chất dẫn xuất (5) màu vàng nhạt Hydroxid natri xúc tiến làm thay đổi urê sang dạng imit (6) Sau phản ứng với nitrat bạc Các tác nhân oxi hóa với có mặt natri hydroxid chuyển hóa urê thành nitơ dioxid cacbon Chất sau tức CO2 phảnứng với hydroxid natri đểtạo thành cacbonat natri (8): NH2CONH2+2NaOH+3NAOBrN2+3NaBr+Na2CO3+3H2O Phản ứng urê với loại rượu sinh chất este acidcacbamic thường gọi urêthan: NMĐCM Trang Urê phản ứng với foocmandêhyd tạo thành hợp chất monomethylolurea:NH2CONHCH2OH,dimethylolurea:HOCH2NHCONHCH 2OH hợp chất khác phụ thuộc vào tỷ lệ mol fomanđêhyt urê dựa vào độ pH dung dịch Peroxyd hydro urê loại sản phẩm dạng bột tinh thể màu trắng Peroxyd urê CO(NH) 2.H2O2 người ta biết đến với tên gọi thương phẩm Hypersol chất tác nhân oxi hóa Urê acid malonic phản ứng cho đời chất acid barbituric(7), hợp chất chủ yếu ngành hóa dược 1.3 Ứng dụng 1.3.1 Trong cơng nghiệp Urê dùng làm phân bón, kích thích sinh trưởng, giúp phát triển mạnh, thích hợp với ruộng nước, , rau xanh, lúa… Urê cứng có chứa 0,8 đến 2,0% trọng lượng biuret ban đầu bón trực tiếp cho đất dạng nitơ Các loại dịch urê loãng hàm lượng biuret thấp (tối đa khoảng 0,3% biuret) dùng bón cho trồng dạng phân bón Trộn lẫn với chất phụ gia khác urê dùng nhiều loại phân bón rắn có dạng cơng thức khác photphat urê amôn (UAP); sunphat amôn urê (UAS) urê phophat (urê + acid photyphoric), dung dịch urê nồng độ thuộc nitrat amơn urê (UAN) (80-85%) có hàm lượng nitơ cao điểm kết tinh lại thấp phù hợp cho việc vận chuyển lưu thông phân phối hệ thống ống dẫn hay phun bón trực tiếp Là chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, cung cấp nguồn đạm cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho tăng trưởng Urê dùng để sản xuất lisin, acid amino dùng thông dụng ngành chăn nuôi gia cầm Các loại nhựa urê polymehóa phần đểdùng cho ngành cơng nghiệp dệt có tác dụng làm phân bố thành phần ép chất sợi Nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo, đặc biệt nhựa ure-fomanđehyt Urê (cùng với Amoniac) phân hủy nhiệt độ áp suất cao để sản xuất loại nhựa melamin Là chất thay cho muối (NaCl) việc loại bỏ băng NMĐCM Trang hay sương muối lòng đường hay đường băng sân bay Nó khơng gây tượng ăn mòn kim loại muối Là thành phần bổ sung thuốc lá, thêm vào để tăng hương vị Đôi sử dụng chất tạo màu nâu vàng xí nghiệp sản xuất bánh quy Được dùng số ngành sản xuất thuốc trừ sâu Là thành phần số dầu dưỡng tóc, sữa rửa mặt, dầu tắm nước thơm Nó sử dụng chất phản ứng số gạc lạnh sử dụng để sơ cứu, phảnứng thu nhiệt tạo trộn với nước Thành phần hoạt hóa để xử lý khói thải từ động diesel 1.3.2 Trong phịng thí nghiệm Urê chất biến tính prơtêin mạnh Thuộc tính khai thác đểlàm tăng độ hịa tan số prơtêin Vì tính chất này, sử dụng dung dịch đặc tới 10M 1.3.3 Trong y học 1.3.3.1 Thuốc: Urê sử dụng sản phẩm da liễu cục để giúp cho q trình tái hiđrat hóa da 1.3.3.2 Chẩn đốn sinh lý học Do urê sản xuất tiết khỏi thể với tốc độ gần không đổi, nồng độ urê cao máu vấn đề với tiết số trường hợp sản xuất nhiều urê thể Nồng độ urê tăng số rối loạn máu ác tính (ví dụ bệnh bạch cầu bệnh Kahler) Nồng độ cao urê (uremia )có thể sinh rối loạn thần kinh (bệnh não) Thời gian dài bịuremia có thểlàm đổi màu da sang màu xám 1.3.4 Trong chẩn đốn khác Các loại urê chứa cacbon 14 -đồng vịphóng xạ, hay cacbon 13 -đồng vị ổn định sử dụng xét nghiệm thở urê, sử dụng để phát tồn Helicobacter pylori (H pylori, loại vi khuẩn) dày tá tràng người Xét nghiệm phát enzym urease đặc trưng, NMĐCM Trang H pylori sản xuất theo phản ứng để tạo amoniac từ urê để làm giảm độ pH môi trường dày xung quanh vi khuẩn Các loài vi khuẩn tương tự H pylori có thểđược xác định phương pháp xét nghiệm động vật (khỉ, chó, mèo -bao gồm loại "mèo lớn" hổ, báo, sư tử v.v) 1.3.5 Cathrat (Hợp chất mắt lưới) Urê có đặc tính tuyệt vời việc hình thành chất phức hợp kết tinh hay sản phẩm cộng với hợp chất hữu dãy thẳng Các chất phức hợp kết tinh gồm có máng rỗng hình thành phân tử urê kết tinh hydrơcacbon bịt kín hồn toàn Các chất gọi Cathrat Loại hydrocacbon bịt kín, sở chiều dài dãy định nhiệt độ hình thành Cathrat Đặc tính cathrat urê áp dụng thông thường ngành lọc dầu để sản xuất nhiên liệu dùng ngành hàng không (xem Aviation and other gas-turbin Fuels)và dùng để khửxáp loại dầu bôi trơn (xem Petroleum Refinery Processes) Các chất cathrat dễ vỡ ta đem hòa tan urê nước hay rượu 1.4 Những nét bật phân urê Trong số sản phẩm hoá học sử dụng phổ biến làm nguồn cung cấp phân đạm cho trồng như: Sulphur Ammonium (SA), Nitrat Ammonium (NH4NO3), urê… urê sử dụng nhiều đặc tính vượt trội phương diện Bảng 1.2: Sản lượng tiêu thụ urê (trên toàn giới) Năm 1973 1997 2003 2007 Tiêu thụ (triệu tấn) 8,3 37,6 50 116,7 1.4.1 Ưu điểm Urê Urê dùng bón cho trồng dạng rắn, dạng lỏng tưới gốc sử dụng phân phun qua số loại trồng Khi sử dụng urê không gây tượng cháy nổ nguy hiểm cho người sử dụng môi trường chung quanh (Nitrat Ammonium dễ gây cháy nổ) NMĐCM Trang 10 CH4 + H2O  CO + 3H2 H0298= 206,3 kj/mol CO + H2O  CO2 + H2 H0298= -41,2 kj/mol CnH2n+2 + nH20  nCO + (2n+1)H2 Đây phản ứng thu nhiệt mạnh, nên cần bổ sung lượng nhiệt lớn Nhiệt dùng cho trình reforming sơ cấp cấp từ q trình đốt cháy khí tự nhiên hay nhiên liệu khí khác vịi phun hộp xạ Khí ống khói từ hộp xạ có nhiệt độ 900 0C, sau cung cấp bớt nhiệt cho trình reforming Vì khoảng 50 -60% lượng nhiệt nguyên liệu sử dụng trực tiếp cho trình refoming Về mặt áp suất tốt làm việc áp suất thấp, nhiệt độ cao.nhưng quy trình áp suất cao (0,3-0.35 MPa, 1-3.5 MPa) trì vừa cho phản ứng làm việc tốt vừa thuận lơi cho q trình sau Song song có phản ứng phụ : 2CO  CO2 + C H0298= -72,4 kj/mol Việc hình thành Cacbon gây lăng tụ đặc biệt xúc tác gây hoạt tính xúc tác tỷ lệ nước / Hydrocacbon phải đủ lơn Thiết bị reforming thứ cấp (Thiết bị reforming tự nhiệt) Vì điều kiện làm việc thực tế có 30 - 40% nguyên liệu chuyển hóa từ reforming sơ cấp, phải nâng nhiệt độ để tăng mức chuyển hố Tại thiết bị khí bị oxy hố khơng khí khơng khí cung cấp N2 cho khí tổng hợp Khơng khí dùng cho q trình nén tới áp suất reforming gia nhiệt sơ 6000C Khí tổng hợp từ thiết bị reforming sơ cấp cho trộn với khơng khí đèn đốt chuyển qua lớp xúc tác Ni Nhiệt độ khí khoảng 10000C Tại thiết bị 99% nguyên liệu bị chuyển hoá, lượng CH4 cặn khoảng 0,2 - 0,3% lượng khí khơ rời khỏi thiết bị Ở giai đoạn xảy phản ứng sau : H2 + 1/2 O2  H2O H0298= -231 kj/mol CO + 1/2 O2  CO2 H0298= -283,1kj/mol CH4 + 1/2 O2  CO + 2H2 H0298= -35,6 kj/mol Ngoài cịn có phản ứng phụ sau: NMĐCM Trang 25 CH4 + H2O  CO + 3H2 CH4 + CO2  2CO + 2H2 CO + H2O  CO2 + H2 H0298= 206,3 kj/mol H0298= 247,3 kj/mol H0298= -41,2 kj/mol Như thành phần sản phẩm sau trình reforming ln có H2, CO, CO2, H2O CH4  Cơng đoạn chuyển hóa CO Khí từ thiết bị reforming thứ cấp chứa khoảng 12 - 15% CO khí khơ lị.Như nhìn chung hàm lượng CO sản phẩm lớn ,để phục vụ tổng hợp NH3 cần chuyển hóa tồn CO phản ứng với nước thành H2 CO2 ,vừa sản xuất H2 cho tổng hợp NH3; CO2 cho tổng hợp Ure vừa chuyển CO-một chất khó tách khỏi hỗn hợp khí thành CO 2-một chất dễ tách Hầu hết CO chuyển hoá thiết bi theo phản ứng: 2.1.3.3 CO + H2O  CO2 + H2 H0298= -41,4 kj/mol Ở thiết bị chuyển hố CO nhiệt độ cao(HTS), khí chuyển qua lớp xúc tác FeO/Cr2O3 400 0C, CO bị khử cịn 3% khí khơ lị Khí từ thiết bị HTS làm mát để tăng mức độ chuyển hoá chuyển vào thiết bị chuyển hoá nhiệt độ thấp (LTS) Thiết bị LTS chứa đầy xúc tác CuO/ZnO làm việc nhiệt độ 200 - 220 0C, khí khỏi thiết bị chứa 0,2 - 0,4% CO Công đoạn khử CO2,CO (thu hồi CO2 cho phân xưởng tổng hợp ure) Khí từ thiết bị LTS chứa phần H 2, N2, CO2 lượng nước dư Khí làm mát hầu hết lượng nước dư ngưng tụ trước đưa vào thiết bị tách CO Đây trình ngưng tụ bình thường chứa 1000-2000 ppm NH3 800-1200 ppm CH3OH tuần hồn trở lại Nhiệt làm mát, ngưng tụ dùng để: - Tái sinh dung dịch rửa CO2 - Để thiết bị làm lạnh hấp thụ làm việc - Gia nhiệt sơ nước nguyên liệu thiết bị đun sôi CO2 tách hấp thụ hố học dung mơi sử dụng trong q trình hấp thụ hố học dung dịch metyl dietanolamin (MDEA), 2.1.3.4 NMĐCM Trang 26 Cơng đoạn methan hóa khử CO,CO2 Trước khí tổng hợp đưa vào tổng hợp NH 3, hợp chất chứa oxy CO2, CO, O2 nước gây độc với xúc tác, phải tách triệt để chúng Hơn tách triệt để tăng hiệu suất cho trình Với q trình reforming nước, sau chuyển hóa nhiệt độ thấp tách CO2, khí tổng hợp chứa 0,2-0,3%V CO 0,01-0,1%V CO Các phản ứng chúng với H2 tạo nước CH4 phương pháp đơn giản để tách hợp chất chứa oxy tránh ngộ độc xúc tác tổng hợp NH3 Các phản ứng metan hoá sau: CO + 3H2  CH4 + H2O H = - 206 Kj/mol CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O H = - 165 Kj/mol 2.1.3.5 Đây phản ứng toả nhiệt nhiệt độ làm việc bình thường từ 250350 C cân chuyển phía phải, làm hàm lượng CO, CO giảm xuống cịn 10ppm ưu diểm q trình mêtan hố đơn giản giá thành thấp có nhược điểm tiêu tốn nhiều H2 có thêm khí trơ tạo thành khí để tổng hợp Ở áp suất làm việc bình thường, 3MPa, thường dùng xúc tác niken có u cầu thể tích xúc tác bé Nếu khơng có q trình chuyển hố nhiệt độ thấp CO hay trình hấp thụ CO trình mêtan hố toả nhiệt mạnh đạt nhiệt độ cao 500oC nhanh Vậy cần phải lắp thiết bị kiểm tra thiết bị đo lường để tránh nhiệt xúc tác bị hỏng hay áp suất bình vượt mức cho phép Công đoạn tổng hợp NH3 Nhà máy sản xuất NH3 sử dụng máy nén khí ly tâm để nén khí tổng hợp, máy nén thường chạy tuabin nước, với nước lấy từ phân xưởng NH3 Máy nén làm lạnh dùng cho trình ngưng tụ NH chạy tuabin nước Sự tổng hợp NH3 xảy xúc tác Fe p = 100-200 bar nhiệt độ giới hạn từ 350-5500C Phản ứng tổng hợp: N2 + 3H2  2NH3 H= -91,44 kj/mol 2.1.3.6 NMĐCM Trang 27 Phản ứng toả nhiệt nên thích hợp để tổng hợp NH nhiệt độ thấp áp suất cao, xúc tác sử dụng yêu cầu phải đạt tốc độ phản ứng bắt đầu nhiệt độ 350 oC.Chỉ 20- 30% nguyên liệu bị chuyển hoá thiết bị cần cho tuần hồn trở tháp tổng hợp NH tạo thành tách từ khí tuần hồn làm mát, ngưng tụ Cịn khí phản ứng khí tổng hợp trì áp suất tổng hợp Xúc tác tổng hợp NH3 cải tiến có chứa Rh chất mang grafit có hoạt tính cao, có khả tăng độ chuyển giảm áp suất làm việc Thuyết minh dây chuyền Hỗn hợp khí nguyên liệu nén tới áp suất 40at gia nhiệt tới 350 C đưa vào thiết bị tách S Khí nguyên liệu loại bỏ lưu huỳnh trộn với nước xử lý đưa vào thiết bị reforming sơ cấp với áp suất 40 at, nhiệt độ 550 0C có dùng xúc tác Ni Để chuyển hóa hồn tồn cacbua hyđro, hỗn hợp khí sau phản ứng chuyển đến thiết bị reforming thứ cấp với áp suất 30 at nhiệt độ 850 0C dùng xúc tác Ni oxi cung cấp vào áp suất 33 at nhiệt độ 6930C Qua hai giai đoạn tỉ lệ mol H 2/N2 khống chế tối ưu cho giai đoạn tổng hợp NH3 (tỉ lệ 3) Hỗn hợp khí khỏi thiết bị reforming thứ cấp có thành phân chủ yếu CO, CO2, nước, H2, N2, khí trơ áp suất 30 at, nhiệt độ 1000 0C cho qua trao đổi nhiệt để giảm xuống nhiệt độ 320 0C đưa vào thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ cao thực 3200C áp suất 30 at, sử dụng xúc tác FeO/Cr2O3 Hiệu suất q trình chuyển hóa khoảng 80% Hỗn hợp khí khỏi thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ cao nhiệt độ 420 C, cho qua trao đổi nhiệt giảm xuống 2000C đưa vào thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ thấp thiết bị thực 200 0C, áp suất 30-31 at, sử dụng xúc tác CuO/ZnO Hiệu suất trình đạt khoảng 90% Hỗn hợp khí sau q trình chuyển hóa nhiệt độ thấp có thành phần chủ yếu CO2, CO, nước, H 2, N2, khí trơ, hyđro cacbon nhiệt độ 2200C cho qua trao đổi nhiệt giảm xuống nhiệt độ thường 25 0C để ngưng tụ hoàn toàn nước trước trước đưa vào thiết bị tách CO Tại tháp hấp thụ CO2 sử dụng dung dịch hấp thụ metyl dietanol amin (MDEA) làm việc nhiệt độ 720C, áp suất 28 at Dung dịch ngậm CO đưa xử lý tách khí CO2 2.1.4 NMĐCM Trang 28 Tiếp theo hỗn khí đưa qua thiết bị mêtan hóa để tách hết CO, CO làm độc xúc tác, nhiệt độ vào 290 0C, áp suất 27at, sử dụng xúc tác Ni Hỗn hợp khí sau thiết bị mêtan hố chủ yếu H 2, N2, nước làm giảm nhiệt độ để ngưng tụ hết nước trước đưa vào tháp tổng hợp NH3, nước tác nhân gây độc cho xúc tác tổng hợp NH Hỗn hợp khí cho qua trao đổi nhiệt giảm xuống nhiệt độ khoảng 45 0C Dòng kết hợp với dịng khí tuần hồn nén đến 134 at làm lạnh xuống nhiệt độ 220C Rồi lại đưa qua máy nén nén đến áp suất 150 at nhiệt độ 400 0C đưa vào tháp tổng hợp Tháp tổng hợp sử dụng xúc tác Fe Hỗn hợp khí sau khỏi tháp tổng hợp có nhiệt độ 530 0C, nồng độ NH3 khoảng 17,3% thể tích, làm lạnh nước đưa qua thiết bị phân ly NH3 lỏng tách khỏi dịng khí phản ứng đưa thiết bị tách NH3, phần khí tiếp tục cho qua thiết bị trao đổi nhiệt với khí tuần hồn tận dụng nhiệt Hỗn hợp khí sau làm lạnh xuống -5 0C đưa vào tháp tách NH3, khí tuần hồn đỉnh tháp tách NH nhằm tăng hiệu suất chuyển hóa Định kì ta xả lượng khí định dịng khí tuần hồn để giảm lượng khí trơ hỗn hợp khí nguyên liệu NH lỏng khỏi tháp tách có nhiệt độ -330C đưa buồng chứa 2.2 Phân xưởng tổng hợp Urê 2.2.1 Lý thuyết tổng hợp yếu tố ảnh hưởng tới trình tổng hợp urê 2.2.1.1 Lý thuyết tổng hợp urê Urê sản phẩm tạo thành qua phản ứng tổng hợp amơniắc lỏng khí CO2 Trong tháp tổng hợp urê, amôniắc CO phản ứng tạo thành amôni cácbamát, phần amônium cácbamát tách nước tạo thành urê Các phản ứng xảy sau: 2NH3+CO2  NH2COONH4 + 32560 kcal/kmol cácbamát (Ở 1.033 kg/cm , 250C) [1] NH2-COO-NH4  NH2-CO-NH2+H2O - 4200 kcal/kmol urê (Ở 1.033 kg/cm , 250C ) [2] Ở điều kiện phản ứng (T=188-1900C , P=152-157 barg), phản ứng thứ xảy nhanh chóng hồn tồn, phản ứng thứ hai xảy chậm định vận tốc phản ứng NMĐCM Trang 29 Phần amônium cácbamát tách nước xác định tỉ lệ chất phản ứng khác nhau, nhiệt độ phản ứng thời gian lưu tháp tổng hợp Phản ứng thứ tỏa nhiệt mạnh liệt phản ứng thứ hai thu nhiệt yếu xảy pha lỏng tốc độ chậm Sau hệ thống tổng hợp urê, trình phân huỷ (và thu hồi có liên quan) khơng thay đổi thành phần phản ứng thực ba bước sau: Phản ứng phân huỷ phản ứng ngược chiều với phản ứng [1] NH2-COO-NH4  NH3 + CO2 (- nhiệt) Phản ứng xảy mãnh liệt giảm áp và/hoặc tăng nhiệt 2.2.1.2 Ảnh hưởng tỷ lệ NH3/CO2 Theo phản ứng 1, tỷ lệ Mol lý thuyết NH 3/CO2 2, điều kiện khác sản phẩm urê ổn định chậm 168 bar 155 0C Tuy nhiên thực tế sản phẩm urê thay đổi thay đổi tỷ lệ NH 3/CO2 Khi tỷ lệ Mol NH3/CO2 thay đổi từ đến 9, sản phẩm urê thay đổi từ khoảng 40% đến 85% Trên điều kiện khác, tỷ lệ Mol NH 3/CO2 thay đổi từ đến 0.5, sản phẩm urê thay đổi từ khoảng 40% đến khoảng 45% Vì ảnh hưởng CO2 nhỏ so với NH3 Hơn nữa, điều kiện giàu CO2, dung dịch trở nên ăn mòn nhiều vận hành có vấn đề liên quan đến kết tinh quan trọng Nói chung, hầu hết tất nhà máy urê vận hành tỷ lệ NH 3/CO2 khoảng 2.5 5.0 NMĐCM Trang 30 Hình2.2: ảnh hưởng tỷ lệ NH3/CO2 lên tốc độ tạo thành urê 2.2.1.3 Ảnh hưởng tỉ lệ H2O/CO2 Từ phản ứng thứ hai, rõ ràng lượng nước dư dung dịch phản ứng làm cản trở hình thành urê từ cácbamát Nhưng hàm lượng nước thấp nồng độ cácbamát trở nên cao với vấn đề nghẽn đường ống Do đó, thơng thường tỉ lệ mole H2O/CO2 0.4-1 nhà máy công nghiệp 2.2.1.4 Ảnh hưởng nhiệt độ áp suất NMĐCM Trang 31 Mối liên hệ độ chuyển hóa cân nhiệt độ vận hành đưa Fréjacques người cộng sau: độ chuyển hóa tăng tỉ lệ với tăng nhiệt độ, Otsuka người cộng báo cáo độ chuyển hóa cân tối đa tồn xung quanh 196-200 oC Phản ứng phân huỷ phản ứng ngược chiều với phản ứng[1] NH2-COO-NH4  2NH3 + CO2 (- nhiệt) Phản ứng xảy mãnh liệt giảm áp và/hoặc tăng nhiệt Từ phản ứng thấy phân hủy xúc tiến cách giảm áp suất và/hoặc cung cấp nhiệt 2.2.1.5 Sự hình thành biuret Biuret phản ứng khơng mong muốn hình thành hai mole urê kết hợp thành mole biuret mole amôniắc gia nhiệt 2(NH2-CO-NH2)  NH2-CO-NH-CO-NH2 + NH3 Vì biuret có hại tới đâm chồi hạt, làm héo dứa cam, quýt đạm phun lên lá, hàm lượng biuret phân đạm thị trường giới yêu cầu 1.5% Biuret tạo thành gần tất giai đoạn trình sản xuất urê chủ yếu tạo thành hệ thống phân hủy thấp áp nhiệt độ cao Nhìn chung, tạo thành biuret tăng lên nhanh chóng nhiệt độ vượt 110 oC cần phải giữ nhiệt độ/áp suất thời gian lưu mức urê lỏng giá trị bình thường bình chứa giai đoạn phân hủy đặc biệt bình chứa thiết bị tách chân khơng Quy trình tổng hợp Q trình tổng hợp urê đặc trưng việc vận hành cụm tổng hợp áp suất khoảng 15,6 Mpa, với tỷ lệ NH 3/CO2 thiết bị phản ứng khoảng 3,1~3,6.Điều cho phép độ chuyển hóa CO tháp phản ứng đạt 60 - 63%, nhờ vào đĩa lỗ ngăn chặn dòng chảy ngược thúc đẩy hấp thụ khí vào lỏng.Có hai loại phản ứng xảy đồng thời thiết bị tổng hợp urê 2NH3 + CO2 = NH2-COO-NH4 (1.1) NH2-COO-NH4 = NH2CO-NH2 + H2O (1.2) Phản ứng (1.1) tỏa nhiệt mạnh, phản ứng (1.2) thu nhiệt nhẹ xảy pha lỏng tốc độ thấp.Tiếp sau trình tổng hợp trình phân hủy (và thu hồi) chất chưa chuyển hóa tiến hành theo ba 2.2.2 NMĐCM Trang 32 công đoạn: phân hủy cao áp thiết bị Stripper, phân hủy trung áp thiết bị phân hủy trung áp, phân hủy thấp áp thiết bị phân hủy thấp áp Các phản ứng phân hủy phản ứng ngược lại phản ứng (1.1): NH2-COO-NH4 = 2NH3 + CO2 (- Q) Từ phương trình phản ứng thấy phản ứng thúc đẩy nhờ giảm áp suất gia nhiệt Dịch urê khỏi thiết bị tổng hợp vào thiết bị stripper áp suất tương đương Tại phần cacbamat khơng chuyển hóa thành urê phân hủy Nhờ tác dụng stripping NH3 mà hiệu suất tổng thể cụm tổng hợp cao áp CO2 đạt khoảng 80-85% Sau khỏi thiết bị stripper, lượng cacbamate lại ammonia thu hồi hai giai đoạn áp suất 1,95MPa (MP) 0,4MPa (LP) tương ứng Khí NH3, CO2 từ đỉnh stripper trộn với dịch cacbamat tuần hoàn từ cụm MP ngưng tụ thiết bị ngưng tụ cacbamate thứ thứ hai áp suất tương đương áp suất Stripper Ở MLP LP sinh Hơi nước sản xuất sử dụng phần phía sau Khí trơ sau tách đưa qua cụm MP, dịch cacbamat cuối tuần hoàn lại đáy thiết bị tổng hợp qua bơm phun tia lỏng/lỏng lợi dụng dòng amoniac cao áp nạp vào tháp tổng hợp dòng động lực Một lượng nhiệt thu hồi cho phép tiết kiệm đáng kể tổng lượng nước lượng nước tiêu thụ: - Tiền gia nhiệt amoniac trước vào thiết bị tổng hợp nhiệt tỏa từ q trình hấp thụ dịng khí khỏi giai đoạn phân hủy thấp áp - Gia nhiệt cho thiết bị tiền cô đặc chân không nhiệt tỏa từ q trình hấp thụ dịng khí khỏi giai đoạn phân hủy trung áp - Thu hồi toàn lượng nước ngưng giống nước cấp nồi - Dịng cacbamat cao áp tuần hồn lại vòng tổng hợp cao áp gia nhiệt sơ dịng nước ngưng cơng nghệ Dung dịch urea (85%) khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp đưa tới thiết bị cô đặc chân không sơ lúc urê nóng chảy 96 % đưa tới tháp tạo hạt NMĐCM Trang 33 Hình 2.3: Sơ đồ sản xuất urê CƠNG ĐOẠN TẠO HẠT URÊ-Quy trình tạo hạt urê Toyo Engineering Corp- NHẬT BẢN (TEC) Hình 2.4: Quá trình tạo hạt urê TEC NMĐCM Trang 34 Hình 2.5: Thiết bị tạo hạt TEC Hình 2.6: Thiết bị rữa khí TEC Quy trình tạo hạt urê Toyo Engineering Corp- NHẬT BẢN (TEC) công nghệ tiên tiến giới công nghệ áp dụng lần đầu Việt Nam Với công nghệ tạo hạt tầng sôi sản phẩm nhà máy đạm Cà Mau đạm hạt đục với độ cứng kích thước hạt đáp ứng cao phù hợp với yêu cầu khí hậu va độ hấp thụ trồng Việt Nam Xưởng thiết kế với công suất 2385 tấn/ngày 100% tải với công suất tối đa 120% tải tương ứng 2862 tấn/ngày Tại cụm tạo hạt hợp chất MMU(mono metylon urê ) tạo thành từ dịch urê nhà máy với formandehit thông qua cụm MMU hiệu suất phản ứng phản ứng cao đồng thời dư lượng formandehit sản xuất đạm ure thâp khoảng 0,45% khối lượng Hợp chất MMU bơm trực tiếp vào dịch urê 96% trước vào thiết bị tạo hạt Nhờ MMU phân bố tăng độ cứng cho toàn hạt đạm urê Quá trình tạo hạt diễn tháp tạo hạt kiểu tầng sơi Urê nóng chảy đưa đến vịi phun tạo hạt bơm ly tâm, dịch urê phun lên, mầm urê tuần hoàn thổi lơ lửng khoan tạo hạt thiết bị NMĐCM Trang 35 tạo hạt, hạt mầm lớn dần khoan tạo hạt nhiều cấp lưu chuyển khoan tầng sôi nằm xung quanh, dịch urê phun vào hạt mầm làm lạnh hóa rắn đồng thời lượng ẩm dịch urê bốc nhờ hạt urê làm khơ để hạt độ ẩm 0,3% khối lượng khỏi thiết bị tạo hạt Qua thiết bị tạo hạt kiểu tầng sơi , khí thải thường mang theo bụi vừa gây tổn thất, vừa gây ô nhiễm môi trường đưa khí thải qua tháp rửa, phun nước ngưng , thu hồi bụi đưa trở lại xưởng tổng hợp Sau khỏi thiết bị tạo hạt, thông qua hệ thống băng tải gào nâng sàng run hạt đạm phân loại kích thước loại bỏ bụi làm nguội sau đưa qua xưởng sản phẩm để đóng bao Sản phẩm Urê hạt đục Nhà máy Đạm Cà Mau có ưu chất lượng, tính sử dụng hẳn loại hạt Urê khác thị trường (hạt lớn, độ cứng cao, bụi, có khả phối trộn với loại phân khác để tạo thành NPK) Phân xưởng phụ trợ Xưởng phụ trợ nơi cung cấp nguồn phụ trợ cho toàn Nhà máy, bao gồm cụm: - Cụm khí tự nhiên đầu vào - Cụm xử lý nước thô đầu vào - Cụm nước làm mát - Nồi phụ trợ - Cụm xử lý nước thải sinh hoạt nước nhiễm dầu - Cụm xử lý nước thải nhiễm amoniac - Cụm máy nén khí sản xuất nitơ 2.3 Phân xưởng sản phẩm Urê hạt đưa đóng bao trực tiếp hệ thống băng chuyền tự động.Về kích thước vỏ đóng bao 630x1020mm, vỏ bao làm nhựa Polymer trắng, khối lượng đóng 50kg/bao.Trong điều kiện sử dụng bình thường bao urê bảo quản thời gian năm 2.4 NMĐCM Trang 36 Tại khu vực đóng bao trang bị hệ thống máy đóng bao bán tự động cơng suất lên tới 60 tấn/h/line đóng bao Urê sau đóng bao bốc xếp robot tự động Urê đưa xuất bán hệ thống băng chuyền hoàn toàn tự động Tại cuối băng chuyền trang bị ship loader có hệ thống đếmbao tự động mà không cần tốn nhân công kiểm tra số lượng q trình xuấtbán Cơng suất xuất bán tối đa lên tới 240 tấn/h Kho urê rời 85.000 đảm bảo tồn chứa 35 ngày nhà máy hoạt động liên tục Kho đóng bao 10.000 đảm bảo chứa tồn sản phẩm urê đóng bao củanhà máy ngày Cảng xuất đạm tiếp nhận xà lan công suất 500 Dự kiến xuất đạm xà lan với công suất 350 (8 xà lan ngày) Từ ngã ba sông Cái Tàu vận chuyển lan tỏa đến hầu hết khu vực ĐBSCL NMĐCM Trang 37 KẾT LUẬN • Với công nghệ tổng hợp Amoniac, nhà máy chọn công nghệ Haldor Topsoe A/S khẳng định qua tính ưu việt cụm thiết bị cơng nghệ.cơng nghệ sử dụng nguồn ngun liệu sẳn có nước ta nước ta có nhiều mỏ khí, mỏ dầu với trữ lượng đáng kể Sơ đồ có ưu điểm bật: • Sơ đồ tương đối đơn giản, dễ vận hành Có thể linh hoạt thay đổi suất theo sản phẩm NH Vì mà nhà máy ưu tiên hoá điều kiện tổng quát cách điều chỉnh thông số công nghệ khác • Thiết bị phản ứng tương đối đơn giản, dễ lắp ráp , sửa chửa Quá trình tạo hạt, nhà máy sử dụng công nghệ Toyo Engineering Corp (TEC - Nhật Bản), cho nhiều sản phẩm hạt có kích thước khác tương ứng với mục đích sử dụng Hệ thống tạo hạt hoạt động liên tục vệ sinh với thời gian khoảng hay tuần TEC đẩy mạnh cải tiến phần thiết kế thiết bị lọc bụi nhằm mục đích thu hồi bụi tốt giảm giá thành lắp đặt ,bụi đạm có khí thải khơng có Bên cạnh đó, cơng nghệ phun tạo hạt tầng sôi cho chất lượng hạt tốt hơn, khả làm khô tốt, dẫn đến giảm độ ẩm cho hạt với độ cứng tốt Mặc dù vào hoạt động sau nhà máy Đạm Phú Mỹ, song với nỗ lực không ngừng lãnh đạo CBCNV, NM Đạm Cà Mau cung cấp liên tục, ổn định sản phẩm urê chất lượng cao cho khu vực ĐBSCL khu vực khác, không tiết kiệm hàng trăm triệu la nhập phân bón mà cịn mang mùa vàng bội thu cho bà nông dân Đây thành tích đáng tự hào nhà máy non trẻ NMĐCM Trang 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] NGUYỄN HOA TOÀN,LÊ THỊ MAI HƯƠNG, “Công nghệ hợp chất vô nitơ”, Trường đại học bách khoa Hà Nội [2] NGUYỄN VĂN HỊA, Bài giảng “tổng hợp hợp chất vơ cơ bản_Chương 3:Tổng hợp NH3” [3] Nguyễn Hoa Toàn, “Phân Bón hóa học”, [4] http://luanvan.net.vn/luan-van/thiet-ke-phan-xuong-san-xuat-nh3-58997/ [5] http://doc.edu.vn/tai-lieu/bao-cao-tot-nghiep-quy-trinh-san-xuat-ure-xuong-urenha-may-dam-phu-my-8659/ [6] https://www.youtube.com/watch?v=Rt_m2Ie6_w8 (clip giới thiệu công nghệ nhà máy đạm urê Cà Mau) [7] http://www.hoahocngaynay.com/vi/hoa-hoc-va-doi-song/hoa-hoc-daukhi/1692-cong-nghe-cua-nha-may-dam-ca-mau.html NMĐCM Trang 39