tầng sụi. Thiết bị vờ viờn là một trống nằm ngang, bờn trong được lắp cỏc cơ cấu nõng. Trống này quay xung quanh trục, bờn trong trống lắp đặt một cơ cấu tạo tầng sụi bằng phương phỏp thổi khớ. Nguyờn liệu hạt tạo mầm và nguyờn liệu hồi lưu (hạt urờ bị vỡ và hạt lọt sàng) qua hai cụng đoạn tăng kớch thước, kết tinh và làm nguội trong thiết bị vờ viờn theo cỏc chu trỡnh sau:
Nhờ cơ cấu nõng, vật liệu hạt tạo mầm và vật liệu hồi lưu được nõng đến phần trờn của trống, từ đú chỳng rơi xuống bề mặt của tầng sụi và được làm nguội. Sau khi được làm nguội và bọc bởi urờ núng chảy phun bờn trong trống, sản phẩm sẽ chảy xuống phần dưới của trống. Sau đú, cỏc viờn urờ đó bọc sẽ được nõng trở lờn tầng sụi, tại đú lớp bề mặt mới của chỳng sẽ húa cứng nhờ được làm nguội. Chu trỡnh này được lặp lại nhiều lần cho đến khi kớch thước viờn urờ đạt yờu cầu. Bờn ngoài cú bố trớ quạt bờn để thổi khụng khớ xuyờn qua thiết bị vờ viờn. Khụng khớ đi ra từ thiết bị vờ viờn và thiết bị cụ đặc được làm sạch trong thiết bị rửa ướt, sau đú được thải ra ngoài. Dung dịch rửa được hồi lưu về thiết bị cụ đặc, nhờ đú hầu như khụng cũn nước thải.
Gần đõy, Cụng ty Kaltenbach - Thuring đó nghiờn cứu thử nghiệm dõy chuyền quy mụ pilot với dung dịch 95 - 96% urờ. Ưu điểm chớnh của dõy chuyền này là: Giảm tiờu hao hơi vỡ bỏ thiết bị cụ đặc cuối cựng, giảm lưu lượng khụng khớ nhờ bay hơi nước trong quỏ trỡnh kết tinh, giảm sự tạo thành biurờ nhờ làm việc với dung dịch loóng hơn. Mức tiờu hao hơi trong cụng đoạn cụ cú thể giảm 20 - 25% (khi chỉ vờ viờn) hoặc giảm 10 - 12% (khi vờ viờn bổ sung cho cỏc hạt urờ nhỏ).
Cụng ngh Toyo Engineering
TEC là cụng nghệ được ỏp dụng tại Nhà mỏy sản xuất phõn đạm Cà Mau của Tập đoàn Dầu khớ Việt Nam. Tuy số lượng nhà mỏy ỏp dụng cụng nghệ vờ viờn tầng phun sụi của Cụng ty Toyo Engineering thấp hơn số nhà mỏy ỏp dụng cụng nghệ Hydro, nhưng hiện nay, tổng cụng suất cỏc nhà mỏy sử dụng bản quyền cụng nghệ TEC khỏ lớn. Đồng thời, theo cụng ty Toyo, khi sử dụng cụng nghệ TEC, cú thể mở rộng đến cụng suất cao hơn nhiều so với một số cụng nghệ khỏc.
Thiết bị vờ viờn của TEC là thiết bị kiểu tầng sụi gồm cỏc tầng phun dung dịch urờ và một tầng sụi nằm trờn một tấm khoan lỗ, cỏc vũi phun và cỏc ống dẫn khụng khớ. Mỗi tầng phun cú một vũi phun. Cỏc hạt urờ hồi lưu được vờ viờn dày lờn khi đi qua cỏc tầng phun và tầng sụi. Dung dịch urờ (> 95% trọng lượng) được phun vào cỏc tầng phun thụng qua cỏc vũi phun cao ỏp. Sự khuấy trộn mạnh trong cỏc tầng phun cho phộp tạo ra cỏc viờn urờ trũn và đều. Khụng khớ dựng để phun dung dịch và tạo tầng sụi cũn cú tỏc dụng lấy đi nhiệt húa rắn của urờ và làm bay hơi hàm lượng nước cũn lại trong dung dịch urờ núng chảy đang được nạp vào. Ở đầu ra của thiết bị vờ viờn, hàm lượng ẩm trong cỏc viờn urờ thấp hơn 0,25%. Do tỏc dụng sấy khụ của thiết bị vờ viờn nờn chi phớ và tiờu hao năng lượng trong nhà mỏy cú thể được giảm đi. Trong cỏc thiết bị vờ viờn cụng nghiệp, cỏc tầng phun được bố trớ thành nhiều lớp, vỡ vậy cú thể dễ dàng nõng cụng suất thiết bị vờ viờn bằng cỏch tăng số tầng phun. Ngoài ra, cỏc viờn urờ được sấy khụ và làm nguội đồng thời. Thiết bị vờ viờn vận hành ở 110 - 115oC và ỏp suất hơi thấp hơn ỏp suất khớ quyển. Cỏc viờn urờ đó bọc dày sẽ được làm nguội đến khoảng 90oC trong thiết bị làm
nguội bờn trong thiết bị vờ viờn, sau đú được vận chuyển đến phần phõn ly cho hồi lưu.
Phần sản phẩm đạt tiờu chuẩn kớch thước được làm nguội tiếp đến 60oC, cũn cỏc phần sản phẩm khụng đạt yờu cầu kớch thước sẽ được hồi lưu mà khụng làm nguội tiếp. Thiết bị rửa bụi làm việc tại ỏp thấp cho phộp tiết kiệm năng lượng, qua thiết bị này cho phộp giảm hàm lượng bụi trong khớ thải xuống cũn 30 g/m3 hoặc thấp hơn. Urờ được thu hồi trong thiết bị rửa bụi (khoảng 3 - 4% tổng lượng urờ của quỏ trỡnh vờ viờn) được hồi lưu ở dạng dung dịch 45% urờ (trọng lượng) về dõy chuyền sản xuất urờ.
Tiờu hao hơi của thiết bị vờ viờn TEC khi làm việc ở nhiệt độ xung quanh cao (30 - 35oC) là 0 - 0,03 tấn/ tấn urờ, tiờu thụ điện khoảng 23 - 25 kWh/t.
Cụng ngh Snamprogetti
Snamprogetti khụng chỉ là một trong cỏc nhà bản quyền cụng nghệ nổi tiếng trong sản xuất urờ dạng hạt mà những năm gần đõy, Snamprogetti đó phỏt triển cụng nghệ sản xuất urờ dạng vờ viờn cạnh tranh với TEC, Hydro...
Cụng nghệ của Snamprogetti ỏp dụng cụng nghệ trống quay. Trong trống cú cỏc cơ cấu thang nõng, khay thu gom và cỏc đầu phun. Dung dịch nạp vào cú nồng độ urờ khoảng 99,5%, được phõn tỏn qua hai đầu phun chạy dọc theo chiều dài của trống. Cỏc đầu phun này khụng sử dụng khụng khớ phun mự, vỡ vậy ớt bụi hơn. Dung dịch phun ra được bao quanh hoàn toàn bởi urờ được vận chuyển bằng ba khay thu gom. Chất rắn hồi lưu và urờ núng chảy đi vào cỏc đầu phun từ cựng một phớa, cũn ở phớa thỏo liệu cú một tấm ngăn để duy trỡ lớp urờ viờn ở phần dưới của trống quay. Cỏc viờn urờ đi ra ngoài thiết bị vờ viờn đến thiết bị làm nguội kiểu tầng 48
sụi, tại đú sản phẩm được làm nguội đến nhiệt độ hồi lưu nhất định để đảm bảo sự cõn bằng nhiệt trong thiết bị vờ viờn.
Cụng nghệ Stamicarbon
Cũng giống như Snamprogetti, Stamicarbon là cụng ty mới tham gia vào thị trường cụng nghệ vờ viờn urờ. Tuy nhiờn, từ thập niờn 1970 - 1980, Cụng ty đó nghiờn cứu phỏt triển cụng nghệ vờ viờn tầng sụi của riờng mỡnh. Trong những năm gần đõy, Cụng ty đó phỏt triển cụng nghệ vờ viờn tại nhiều nước trờn thế giới như Trung Quốc (nhà mỏy đạm của Sinopec Chemical- Hải Nam...), Bờlaruxia...
Cụng nghệ vờ viờn Stamicarbon tạo urờ dạng viờn bằng cỏch phun một lớp urờ lỏng ở ỏp suất thấp vào nguyờn liệu mầm trong trạng thỏi tầng sụi. Urờ núng chảy (khoảng 98,5% urờ) được bổ sung urờ formalđehyt để chống kết khối, sau đú được phun qua nhiều đầu phun vào cỏc hạt urờ (nguyờn liệu hồi lưu) trong tầng sụi. Kớch thước cỏc hạt được tăng lờn nhờ sự húa cứng liờn tục cỏc màng bọc phủ mỏng này. Sau đú, nguyờn liệu được đưa đến cỏc bộ phận làm nguội/điều hũa. Ở cả hai bộ phận này, khụng khớ tạo tầng sụi được phõn phối đều bởi cỏc tấm đục lỗ để tạo tầng sụi và làm nguội cỏc viờn urờ.
Chất lượng urờ viờn sản xuất theo quy trỡnh cụng nghệ của Stamicarbon khỏ cao, mật độ khối cao, viờn trũn và đồng đều, hàm lượng formaldehyt thấp. Bụi tạo ra trong quỏ trỡnh sản xuất ớt, nhưng chi phớ đầu tư chỉ tương đương cỏc quy trỡnh khỏc.
So sỏnh cỏc cụng nghệ vờ viờn urờ
Một số điểm điểm khỏc biệt chớnh giữa cỏc cụng nghệ vờ viờn urờ hiện nay là:
- Hệ thống vờ viờn tầng sụi
của cỏc cụng ty Hydro Fertilizer và Stamicarbon khụng thể được ỏp dụng để làm tăng kớch thước cho hạt urờ trong quy trỡnh hoỏn cải cụng nghệ sản xuất urờ dạng hạt sang dạng viờn. Ngược lại, cỏc cụng ty Toyo, Kaltenbach – Thuring, Snamprogetti đó thiết kế cho việc lắp đặt cỏc hệ thống phỏt triển kớch thước cho hạt urờ. Đõy chớnh là một trong cỏc lý do giảm chi phớ đầu tư khi chuyển đổi dạng sản phẩm cho cỏc nhà mỏy đạm.
- Cụng nghệ Hydro và Toyo cho phộp hàm lượng urờ đưa vào vờ viờn là 95 - 96%. Tuy nhiờn, quy trỡnh cụng nghệ của cụng ty Stamicarbon thỡ yờu cầu nồng độ urờ đưa vào tối thiểu phải là 98,5%. Việc ỏp dụng quy trỡnh vờ viờn với dung dịch 95 - 96% cú một số ưu điểm so với quy trỡnh sử dụng dung dịch urờ nồng độ cao hơn như: Giảm cụng suất hoạt động của cụng đoạn bay hơi, cụ đặc nhờ đú tiết kiệm chi phớ về năng lượng. Như vậy, khi lắp đặt dõy chuyền vờ viờn với nồng độ dung dịch vào thấp cú thể khắc phục được vấn đề tại cụng đoạn bốc hơi và làm tăng cụng suất của nhà mỏy; đồng thời, với nồng độ urờ thấp, tỷ lệ lượng nước cao hơn, do đú sự bay hơi nước trong thiết bị vờ viờn sẽ cú tỏc dụng làm lạnh nhiều hơn, giảm lưu lượng khụng khớ và lượng chất rắn cần tuần hoàn để cõn bằng năng lượng.
- Sự khỏc nhau của cỏc cụng nghệ tạo viờn ở chỗ cú hay khụng việc sử dụng khớ cao ỏp để phun mự urờ núng chảy. Một số nhà bản quyền cho rằng hệ thống thiết bị cụng nghệ cú phun mự urờ núng chảy sẽ gõy ra một số vấn đề như: Bụi ở hệ thống rửa khớ; tiờu hao năng lượng; sử dụng fomlalđehyt. Tuy nhiờn, cú những quan điểm khỏc cho rằng để làm bay hơi hoàn toàn lượng nước trong nguyờn liệu urờ 95 - 96% thỡ nguyờn liệu này
phải được phun mự. Chi phớ cho việc phun mự sẽ được bự đắp do chỉ cần sử dụng nguyờn liệu hàm lượng urờ thấp hơn.
Về việc bảo đảm mụi trường, cỏc quy trỡnh cụng nghệ vờ viờn urờ đều đỏp ứng, vỡ chỳng được thiết kế theo yờu cầu và tuõn thủ cỏc tiờu chuẩn khắt khe về mụi trường. Thực tế, trong nhà mỏy vờ viờn urờ cú 2 nguồn ụ nhiễm khụng khớ là bụi urờ và hơi amoniăc. Tất cả cỏc nhà cung cấp thiết bị đều cú khả năng cung cấp những thiết bị đỏp ứng cỏc quy định quốc tế về mức phỏt tỏn bụi urờ và hơi amoniăc. Thụng thường, cỏc hệ thống rửa khớ cú thể loại bỏ đến 95% bụi urờ và một phần hơi amoniăc. Nếu cần giảm mức phỏt tỏn amoniăc xuống thấp hơn thỡ cú thể lắp đặt hệ thống rửa khớ bằng dung dịch axit. Đương nhiờn, với hệ thống rửa amoniăc khụng cần sử dụng axit sẽ cú lợi hơn. Vỡ vậy, cỏc nhà bản quyền (cụng ty Hydro Fertilizer) đó phỏt triển hệ thống rửa amoniắc khụng sử dụng axit.
Kết luận
Sản phẩm phõn bún urờ dạng vờ viờn cú khỏ nhiều ưu điểm như: Dễ phối trộn với cỏc loại phõn bún khỏc để bún kết hợp, dễ bảo quản, ớt gõy bụi, bảo đảm về mụi trường... Do đú, sự chuyển đổi từ cụng nghệ tạo hạt sang cụng nghệ vờ viờn trong xử lý hoàn thiện sản phẩm phõn urờ là một xu hướng toàn cầu và ngày càng tăng. Vấn đề quan trọng nhất là phải phõn tớch, lựa chọn cụng nghệ vờ viờn cú chi phớ đầu tư thấp, cho sản phẩm đạt chất lượng và đỏp ứng cỏc yờu cầu về mụi trường.
Trong tương lai, đến năm 2012, khi nhà mỏy sản xuất phõn đạm Cà Mau đi vào hoạt động, khụng những cung cấp cho thị trường nội địa 800 nghỡn tấn sản phẩm urờ/năm, gia tăng sản lượng
đạm của Tập đoàn Dầu khớ Việt Nam lờn 1540 nghỡn tấn/năm, mà cũn làm đa dạng húa cỏc sản phẩm phõn đạm urờ, tăng sức cạnh tranh đối với mặt hàng này của Tập đoàn, đồng thời gúp phần giỳp cho những người nụng dõn Việt Nam cú nhiều lựa chọn trong cỏch bún phõn cho cỏc loại cõy trồng, gúp phần thỳc đẩy sự phỏt triển nền nụng nghiệp lõu đời của nước ta.
Tài liệu tham khảo
1. Tổng cụng ty Dầu khớ Việt Nam (2002), Bỏo cỏo nghiờn cứu khả thi Dự ỏn Nhà mỏy sản xuất phõn đạm Phỳ Mỹ;
2. Tập đoàn Dầu khớ Việt Nam (2007), Bỏo cỏo nghiờn cứu khả thi Dự ỏn Nhà mỏy đạm Cà Mau;
3. Crop and Soil Environmental News, February 2005, Mark Alley and W. G. Wysor
Professor of Agriculture Dept. of Crop & Soil Environmental Sciences Virginia Tech;
4. Patricia Glibert, John Harrison Cynthya Heil and Sybil Seitzinger (2006), Escalating worldwide use of urea – a glob- al change contributing to coastal eutrophication, Biochemistry 77;
5. www.toyo-eng.co.jp/.
Túm tt
Trong những năm gần đõy, cựng với đà phỏt triển tăng nhanh về mọi mặt của nền cụng nghệ khớ tại Việt Nam, thỡ cỏc vấn đề liờn quan đến thủy ngõn trong khớ tự nhiờn cũng được Tập đoàn Dầu khớ Quốc gia Việt Nam quan tõm xem xột và triển khai cỏc hoạt động thớch ứng trong cụng tỏc nghiờn cứu và tớnh đến vai trũ của việc cần cú cỏc thiết bị loại bỏ thủy ngõn khi xõy dựng cỏc cụng trỡnh liờn quan đến khớ tự nhiờn.
M đu
Hầu hết mọi người trước đõy đều nghĩ rằng thủy ngõn (Hg) là một chất lỏng long lanh vụ hại ở nhiệt độ mụi trường, với nhiệt độ sụi cao (357oC), nhiệt độ núng chẩy thấp (-39oC) và thường được sử dụng trong cỏc nhiệt kế. Tuy vậy, cỏc nhà khoa học đó nhận ra từ khỏ lõu vấn đề hiểm họa của Hg, cú thể thấy ngay cỏc nguy cơ đú như Hg tấn cụng cỏc cỏc hợp kim nhụm, cỏc hợp kim trờn nền đồng và gần như tất cỏc cỏc chủng loại thộp được dựng trong cụng nghiệp khớ, cụng nghiệp hoỏ dầu, cỏc nhà mỏy cú sử dụng khớ tự nhiờn làm nguyờn liệu, gõy ra cỏc tỏc động nghiờm trọng đến cỏc hoạt động sản xuất, mụi trường, an toàn và sức khoẻ con người.
Thy ngõn trong khớ t# nhiờn (KTN)
Thủy ngõn nguyờn tố và cỏc hợp chất thủy ngõn hữu cơ xuất hiện ở nhiều mỏ KTN trờn thế giới. Cỏc mức cao nhất được thụng bỏo tỡm ra ở Đụng Nam Á, Đụng Âu và Bắc Phi, cú cỏc tuyờn bố về tỡm thấy Hg cao chủ yếu trong cỏc mỏ khớ gần cỏc mỏ than và trong cỏc mỏ ở độ sõu lớn. Tuy vậy ở mức hàm lượng nhỏ và cú thể đo được thỡ tỡm thấy hầu như trờn toàn thế giới.
Trong KTN Hg tồn tại hầu như hoàn toàn dưới dạng nguyờn tố và ở cỏc nồng độ thấp hơn khỏ nhiều giỏ trị bóo hoà đề xuất mà ở đú khụng cú pha Hg lỏng tồn tại trong hầu hết cỏc nguồn. Một nguồn khớ đó được biết (Texas) cú tạo ra khớ bóo hoà (đặc biệt núi về Hg nguyờn tố) đó tạo ra Hg nguyờn tố lỏng ngưng tụ lại trong nguồn, tại vựng Nam Taxas Hg nằm trong khoảng 2 àg/m3 đến 4500 àg/m3. Sự phổ biến của dialkyl Hg trong KTN khụng được biết một cỏch rộng rói mặc dự nú khỏ thấp (nhỏ hơn 1% tổng) được dựa trờn cỏc số liệu phõn loại hạn chế đó được thụng bỏo trong tài liệu về cỏc condensat khớ (Tao cựng những người khỏc. 1998). Cỏc hợp chất Hg hữu cơ trong khớ được sản xuất cú thể được phõn tỏch và đi vào cỏc hydrocacbon lỏng khi khớ được làm lạnh. Do vậy nếu dialkyl Hg tồn tại trong nguồn, sẽ tồn tại hầu như hoàn toàn trong cỏc condensat, hầu như khụng cú trong khớ, trong trường hợp mà cỏc hdrocacbon lỏng tỏch ra do làm lạnh một cỏch tự nhiờn. Tương tự như vậy trong quỏ trỡnh xử lý khớ, cú rất ớt Hg hữu cơ cú thể cú
Khu vực Hàm lượng thủy ngõn nguyờn tố (lu/m3)
Nam Mỹ 69 -119 Đụng Á 58 -193 Bắc Phi 0,3 -130 Bắc Âu 0,01 -180 Trung Đụng 1 - 9 Đường ống Tõy Mỹ 0,119 - 0,44
Đường ống Trung Tõy Mỹ 0,001 - 0,10
Bắc Mỹ 0,005 - 0,040