Thiết kế dây chuyền sản xuất NH3 công suất 200.000 tấn/năm

Động học của phản ứng tổng hợp NH 3 :[4]

Trong điều kiện thành phần khí, nhiệt độ, áp suất, xúc tác cố định, ứng với một hiệu suất tổng hợp cũng có một nhiệt độ thích hợp nhất mà tại đó tốc độ phản ứng đạt cao nhất. Song khi lựa chọn tốc độ không gian không chỉ đơn thuần là xét đến vấn đề làm sao sử dụng xúc tác hợp lý nhất, mà còn phải chú ý đến cả vấn đề thay đổi các phụ tải của các thiết bị khác nữa ở trong thiết bị tổng hợp.

Sản xuất khí. [14]

Lượng khí này được kết hợp với không khí đã gia nhiệt sơ bộ tạo một hỗn hợp phù hợp với hệ số tỉ lượng của N2 và chuyển qua lớp xúc tác niken nằm trong một ống phản ứng chịu lửa (thiết bị reforming sơ cấp). Một cách tương tự với thiết bị reforming thứ cấp cũng có thể được cấp tổng nhiệt cho quá trình reforming trực tiếp trong suốt quá trình cháy của một phần lớn nguyên liệu khí tự nhiên.

Chuyển hóa CO và tinh chế khí. [14]

Trong quá trình reforming hơi nước, nguyên liệu khí phải luôn tách S trước khi nó phản ứng với hơi nước và không khí bởi vì xúc tác quá trình reforming dễ bị đầu độc bởi S. Dung môi hấp thụ các thành phần khí axit, CO2, H2S và CS2, tách chúng từ khí, sau đó khí rời khỏi cột hấp thụ được tái sinh bằng cách giảm áp suất, tăng nhiệt độ và nhả hấp thụ ở cạnh sườn cột.

Sơ đồ công nghệ tổng hợp NH 3 của hãng UHDE. [18]

Hơi nươực tưứ khớ toồng hợp Chuyển húa nhieọt độ thấpChuyển húa nhieọt độ cao Khớ toồng hợp. Gia nhiệt sơ bộ khụng khớ chaựy Hỡnh V.1: Sơ đoà cụng ngheọ của hóng Uhde.

Sơ đồ công nghệ sản xuất NH 3 của hãng Kellogg Brown. [18]

Khí đi ra từ thiết bị tách S được trộn với hơi nước của quá trình(lấy từ quá trình chiết ở tuabin), và hỗn hợp hơi - khí được gia nhiệt trên 500 - 600 0C trước khi đưa vào thiết bị reforming sơ cấp. Các ống được đặt trong một hàng độc lập trong buồng lò, và các ống này được cấp nguyên liệu từ phía trên đầu ống, xuyên qua cái kẹp tóc nối với miệng của ống.

Chuyển hóa khí tự nhiên thành khí tổng hợp

Để chuyển về điều kiện thực ta sử dụng phương trình trạng thái ở điều kiện thực với thông số hiệu chỉnh (z). Giá trị b âm có nghĩa là lượng nước tạo thành do phản ứng giữa H2 với O2 lớn hơn lượng hới nước phản ứng với CH4. Dòng vào là hỗn hợp khí tổng hợp và hơi nước từ thiết bị reforming thứ cấp chuyển sang.

Hỗn hợp khí đi ra từ thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ thấp đã được làm lạnh để ngưng tụ hết nước trước khi đưa vào thiết bị tách CO2.

Cân bằng vật chất ở hệ thống tổng hợp NH 3

Vậy sau 10 lần tuần hoàn thì hiệu suất quá trình đạt 97,304%, với hiệu suất này thì có thể đảm bảo cho quá trình làm việc ổn định và đảm bảo tính kinh tế cho phân xưởng sản suất NH3.

Tính nắp, đáy thiết bị

Với thiết bị hình trụ hàn đặt thẳng đứng làm việc ở áp suất cao, chọn đáy bán cầu. Nên đại lượng P ở mẫu số của công thức tính chiều dày đáy không thể bỏ qua được. Để đảm bảo cho tháp làm việc an toàn ta chọn chiều dày nắp là 160 mm.

Tính toán thiết kế lò Reforming hơi nước

• Tính đường kính ống dẫn khí vào

Nắp và đáy thiết bị dạng elip có cùng một kích thước, có chiều dàyđược chọn theo đường kính trong của thiết bị.

Tính toán thiết kế lò Reforming tự nhiệt

Nhà máy muốn hoạt động được cần phải có đủ nguyên vật liệu, năng lượng, ..do đó yêu cầu đầu tiên đối với địa điểm xây dựng là phải gần nơi có nguyên liệu hoặc phải thuận tiện cho việc cung cấp nguyên liệu, năng lượng, nước,. Do vậy trong quá trình thiết kế, cần chú ý xác định số công nhân của nhà máy và khả năng cung cấp nhân công ở địa phương, ngoài ra cần tính đến khả năng cung cấp nhân công ở các địa phương lân cận trong quá trình đô thị hoá. Cần nghiên cứu khả năng cung cấp nguyên vật liệu xây dựng của địa phương để chọn phương án thiết kế nhà máy cho thích hợp, đở phải vận chưyển vật liệu xây dựng từ xa đến, tiết kiệm được vốn đần tư xây dựng cơ bản.

Công tác chọn địa điểm xây dựng cần có sự tham gia của các kiến trúc sư, kĩ sư xây dựng, địa chất, kinh tế, kĩ sư công nghệ và các ngành có liên quan.

Nguyên tắc thiết kế mặt bằng nhà máy

- Các nhà sản xuất chính, phụ, phụ trợ có nhiều công nhân nên bố trí gần phía cổng hoặc gần phía trục giao thông chính của nhà máy và đặc biệt ưu tiên về hướng. Tiếng ồn lớn, lượng bụi, nhiệt thải ra hoặc có nhiều sự cố (dễ cháy nổ hoặc rò rỉ hoá chất) nên đặt ở cuối hướng gió và luôn tuân thủ chặt chẽ các qui đinh về an toàn và vệ sinh công nghiệp. Khi bố trí các công trình này thì cần chú ý: Tận dụng các khu đất không có lợi cho hướng gió hoặc trục giao thông để bố trí các công trình phụ, các công trình thải ra nhiều bụi và chất thải bất lợi đều phải bố trí cuối hướng gió chủ đạo.

Tuỳ theo đặc điểm và qui mô sản xuất, vùng này thường chiếm 23 ÷ 37% diện tích nhà máy, khi bố trí cần chú ý sao cho thuận lợi cho việc đi lại để thao tác xuất nhập nguyên liệu, sản phẩm được dễ dàng.

Các hạng mục công trình

Đặc biệt trong hoàn cảnh kinh tế nước ta hiện nay cơ sở vật chất còn nhỏ bé, vì vậy, lựa chọn được một phương án thiết kế cho phù hợp là rất cần thiết. Một bản đồ án đưa ra chỉ có thể trở thành hiện thực khi nó vừa đảm bảo về yêu cầu kĩ thuật (sản phẩm làm ra có chất lượng tốt) vừa đảm bảo tính kinh tế. Chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật khá quan trọng được chú ý nhiều, đó là thời gian thu hồi vốn đầu tư cho xây dựng nhà máy.

Trên cơ sở kết quả của việc tính toán kinh tế có thể đánh giá phương án thiết kế là tốt hay chưa, từ đó mà lựa chọn một phương án tốt nhất, phù hợp nhất với điều kiện thực tế của mình.

Yêu cầu

• Tính vốn đầu tư cố định

Tính toán kinh tế là một khâu quan trọng không thể thiếu trong việc thiết kế xây dựng một nhà máy. Tổng chi phí cho thiết bị bao gồm chi phí cho: Máy bơm, máy nén, thiết bị hấp thụ, thiết bị phản ứng, thiết bị trao đổi nhiệt. Do đặc điểm của quản lý sản xuất liên tục, được tiến hành trong thiết bị kín, tự động hoá trong sản xuất.

Lương cả năm (đ) Công nhân trực. - Lương bồi dưỡng ca đêm lấy bằng 2% tổng lương cả năm:. - Lương bồi dưỡng độc hại lấy bằng 3% tổng lương cả năm:. Vậy tổng quỹ lương cả năm:. - Chi phí bảo hiểm cho những người làm trong phân xưởng:. là bảo hiểm xã hội của 1 người/năm).

Thiết kế mặt bằng nhà máy

Trong các nhà máy nói chung và các nhà máy hoá chất nói riêng thì vấn đề an toàn lao động được quan tâm hàng đầu.

Kỹ thuật an toàn khi thiết kế sử dụng máy móc thiết bị

Người thiết kế cần tính toán về độ bền, khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt sao cho máy có thể làm việc ổn định và an toàn. + Do chế độ máy móc được tính toán tỉ mỉ, thiết kế chính xác nhưng quá trình chế tạo lại không tốt cũng không thể cho máy móc làm việc bình thường được. + Do chế độ bảo quản và sử dụng: Muốn máy móc sử dụng ổn định, có hiệu quả lâu bền phải thường xuyên kiểm tra, điều chỉnh các cơ cấu an toàn cho phù hợp với chế độ làm việc của nhà máy.

Tất cả các máy móc, thiết bị nâng, vận chuyển nhất thiết phải tiến hành kiểm tra tại chổ sau khi lắp ráp, sau khi sửa chữa qua một quá trình làm việc quy định.

An toàn điện

+ Do trong thiết kế xuất phát từ điều kiện làm việc thực tế của thiết bị đưa vào các yêu cầu kĩ thuật. Nếu vi phạm quy trình công nghệ, không thường xuyên bảo dưỡng và duy trì chế độ làm việc hợp lý thì sẽ dễ dẫn đến tai nạn. + Cơ cấu che chắn và cơ cấu bảo vệ nhằm cách ly không nên ra vùng nguy hiểm, để bảo đảm an toàn sản xuất.

+ Cơ cấu phòng ngừa nhằm đề phòng sự cố của thiết bị có liên quan đến điều kiện an toàn của công nhân.

An toàn trong lao động

Thiếu hiểu biết về chuyên môn, kinh nghiệm trong quá trình nâng hạ khi vận chuyển có thể gây tai nạn. Nơi làm việc không bằng phẳng hoặc thiếu ánh sáng cũng dễ gây tai nạn trong khi vận chuyển. + Đảm bảo thi công an toàn công tác xây dựng, lắp ghép để không xảy ra hoặc không có nguy cơ tai nạn.

+ Các thiết bị biện pháp phòng ngừa tai nạn điện trong khu sản xuất nói chung và máy móc thiết bị dùng điện nói riêng.

Biện pháp phòng chống cháy nổ trong nhà máy

+ Bố trí các máy móc xây dựng với tính toán đảm bảo tính an toàn. + Các biện pháp bốc xếp, dở, vận chuyển các vật liệu cấu kiện nặng, cồng kềnh.