6. Cấu trúc của luận văn
4.1. Những sự cố thường gặp trong dây chuyền công nghệ sản xuất
4.1.1. Ảnh hưởng của sự dao động áp suất khí cơng nghệ đầu vào tại nhà máy
Khí cơng nghệ tại đầu vào của nhà máy là Nature Gas (NG). Nhà máy có các đơn vị tiêu thụ trực tiếp NG dùng cho nguyên liệu và nhiên liệu như: TB Reforming, nồi hơi B8001, gas turbine GT 9001, nồi hơi B9001, hệ thống đuốc… Trong quá trình hoạt động, áp đầu vào phải được giữ ổn định. Nếu có dao động xảy ra sẽ dẫn đến việc dao động áp hệ thống và làm mất ổn định dây chuyền cơng nghệ. Ví dụ: Nếu áp suất NG đầu vào dao động thấp hơn 24 barg sẽ gây trip GT9001. Nếu áp suất giảm đột ngột có thể mất dòng NG tạm thời và gây Trip toàn bộ Xưởng Amo….
Hiện tại nhà máy có thể dùng 01 trong 02 loại khí là Nam Cơn Sơn (NCS) và khí Cửu long (CL). Với khí NCS thì áp cao và nhiệt trị thấp, khí CL thì áp thấp và nhiệt trị cao. Để đảm bảo vận hành ổn định dây chuyền công nghệ với áp NG cấp vào nhà máy Đạm tối thiểu 32-34 barg cho trường hợp phải sử dụng nguồn khí CL (phải sử dụng máy nén khí tăng áp 10- K4011) và 40 barg cho NCS.
Trong quá trình tổng hợp Amonia, giá trị áp suất có ảnh hưởng rất lớn đến dây chuyền công nghệ của nhà máy. Việc nâng cao áp suất có thể tăng được tốc độ tạo thành NH3. Bởi vì, đối với phản ứng thể khí, nâng cao áp lực sẽ nâng cao nồng độ thể khí, tăng lượng chất tham gia phản ứng chứa trong một đơn vị thể tích. Đồng thời nâng cao áp lực sẽ làm thu hẹp khoảng cách giữa các phần tử. Ở cùng một nhiệt độ như nhau thì số lần va chạm giữa các phân tử sẽ tăng lên dẫn đến tăng nhanh tốc độ phản ứng tang lượng sản phẩm NH3 tạo thành trong quá trình tổng hợp Ammonia…
4.1.2. Ảnh hưởng của lưu lượng khí cơng nghệ
Lưu lượng khí cơng nghệ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình vận hành sản xuất ammonia của nhà máy Đạm Phú Mỹ. Việc điều chỉnh sản lượng của sản phẩm đầu ra mang tính quyết định về lợi nhuận của nhà máy. Nếu lưu lượng khí cơng nghệ khơng đủ đồng nghĩa với tải của nhà máy giảm, vận hành bình thường tải của nhà máy đạt khoảng 100% công suất thiết kế với lưu lượng khí cơng nghệ NG đầu vào
khoảng 38800 Nm3/h. Với lưu lượng giảm xuống thì tải của nhà máy giảm không đạt được sản lượng như thiết kế….
4.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ, thành phần khí cơng nghệ đến dây chuyền cơng nghệ sản xuất nghệ sản xuất
* Nhiệt độ
Xét quá trình phản ứng Refoming khí nguyên liệu đầu vào, nếu nhiệt độ trong lò phản ứng refoming sơ cấp 10 – H2001 thấp hơn giá trị vận hành bình thường 7650C thì q trình refoming khí CH4 giảm.
* Q trình phản ứng hấp thu khí CO:
Cơng thức cấu tạo của MDEA ( Methyl Dietanolamine). - Công thức cấu tạo
- Phương trình phản ứng hấp thụ CO2:
R3N + H2O + CO2 <=> R3NH+ + HCO3- (Amine bậc ba) (4.2) 2R2NH + CO2<=> R2NH2+ + R2NCOO- (Amine bậc hai, piperazine) (4.3)
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ:
Phản ứng của quá trình hấp thụ là phản ứng toả nhiệt, và giảm thể tích, cho nên để phản ứng xảy ra tốt thì phải duy trì ở nhiệt độ thấp và áp suất cao, ngoài ra để tăng hiệu quã của quá trình hấp thụ, người ta thêm vào dung dịch MDEA 6% piperazin, một Amine bậc hai, với mục đích làm tăng quá trình chuyển khối của CO2 từ pha khí sang pha lỏng, giúp cho q trình hấp thụ diễn ra tốt hơn.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giải hấp thụ:
Phản ứng của quá trình giải hấp thụ xảy ra tốt ở áp suất thấp và nhiệt độ cao, do vậy để quá trình giải hấp thụ xảy ra tốt cần duy trì nhiệt độ đáy của 10T-3001 khoảng 1120C.
Ngoài ra nồng độ dung dịch MDEA cũng ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ và giải hấp thụ. Nếu nồng độ cao thì quá trình hấp thụ xảy ra tốt, nhưng quá trình giải hấp thụ xảy ra không triệt để do cần nhiều năng lượng hơn, do vậy cần duy trì nhiệt độ đáy của 10T-3001cao hơn.
* Xét quá trình phản ứng tổng hợp Ammonia.
HO - H2C - H2C
N - CH3, (viết tắt là R3N) (4.1) HO - H2C - H2C
Với một áp suất cố định, nồng độ của các cấu tử không đổi, thì áp suất riêng phần của chúng cũng khơng đổi. Lúc đó tốc độ phản ứng phụ thuộc vào hằng số tốc độ phản ứng k1 và k2, hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình: k1 = k01* RT E e- (4.4) k2 = k02* RT E e- (4.5) Trong đó:
- k01, k02: hằng số tốc độ ở điều kiện nhiệt độ lớn vô cùng. - e: cơ số
- E : Năng lượng hoạt hoá của phản ứng. - R : Hằng số khí.
- T : Nhiệt độ Kelvin, (oK).
Qua biểu thức trên ta thấy khi nhiệt độ càng tăng k1 và k2 càng lớn. Nghĩa là tốc độ phản ứng thuận và nghịch càng lớn.
Tốc độ phản ứng hoá học sẽ tăng rõ rệt cùng với sự tăng lên của nhiệt độ. Đó là do khi nhiệt độ tăng lên thì tốc độ di chuyển của các chất tham gia phản ứng tăng lên làm tăng số lần va chạm giữa các phân tử, đồng thời làm tăng năng lực khắc phục lực cản khi các phần tử kết hợp với nhau, từ đó làm tăng số lần va chạm giữa các phân tử. Với phản ứng tổng hợp NH3 cũng tương tự như vậy, tăng nhiệt độ sẽ tăng khả năng hấp phụ hoạt tính của N2, đồng thời cũng tạo điều kiện đẩy mạnh sự tiếp xúc giữa N2 hấp phụ và H2, làm tăng nhanh tốc độ phản ứng tổng hợp NH3.
Hơn nữa, phản ứng tổng hợp NH3 là phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt. Do đó ảnh hưởng của nhiệt độ đối với cân bằng hoá học và với tốc độ phản ứng là mâu thuẫn nhau (vì đây là phản ứng toả nhiệt nên lấy bớt nhiệt phản ứng sẽ có lợi cho phản ứng theo chiều thuận tạo thành NH3). Do đó, sẽ tồn tại một nhiệt độ dung hồ gọi là nhiệt độ thích hợp nhất (nhiệt độ tối ưu), ở nhiệt độ thích hợp nhất thì tốc độ phản ứng là lớn nhất và hiệu suất tổng hợp NH3 cũng là cao nhất.
4.1.4. Những bất cập trong quá trình vận hành dây chuyền công nghệ liên quan
đến các thiết bị của nhà máy.
Do là một nhà máy hóa dầu việc tn thủ an tồn về qui trình cơng nghệ là hết sức nghiêm ngặt có thể xảy ra cháy nổ là rất cao. Vì vậy để đảm bảo an tồn cho thiết bị, công nghệ và con người trong vận hành sản xuất dây chuyền công nghệ sản xuất Amoniac của nhà máy Đạm Phú Mỹ được tự động hóa hồn tồn, việc có thể
dừng nhà máy khi có yếu tố mất an tồn về cơng nghệ như đã nêu ở trên những yếu tố đó là:
- Áp suất khí nhiên liệu đầu vào thấp dẫn đến Trip IS1…
- Lưu lượng khí nguyên liệu thấp dẫn đến TRIP - IS 1 lưu lượng dịng khơng khí thấp Trip IS2, lưu lượng dịng hơi cơng nghệ thấp Trip IS2….
Thiết bị công nghệ hiện đại tự động hóa hồn tồn việc xảy ra lỗi tín hiệu điều khiển có thể xảy ra cũng gây nguy cơ mất an toàn trong dây chuyền công nghệ…