7. Cấu trúc của luận văn
2.3. Xác định các điều kiện để muối NH4Cl đóng rắn trên các thiết bị ở hạ nguồn
của phân xưởng CCR
Tại các điều kiện vận hành của phân xưởng Reforming xúc tác CCR, với nhiệt độ vận hành tại thiết bị phản ứng trong khoảng từ 4900C ÷ 5400C, áp suất vận hành duy trì khoảng 5,5kg/cm2g thì sự hình thành và ngưng tụ của muối NH4Cl bên trong hệ thống gần như khơng xảy ra, vì hầu hết muối được hình thành này ln ở trạng thái pha hơi nên không ảnh hưởng đến hệ thống. Tuy nhiên, khi muối NH4Cl này di chuyển đến các khu vực thiết bị hạ nguồn của phân xưởng, nơi nhiệt độ xuống dưới 1000C, thì muối NH4Cl lại ngưng tụ và bắt đầu tích lũy dần trong hệ thống gồm các đĩa của tháp tách
Debutanizer, bên trong thiết bị trao đổi nhiệt, đầu hút máy nén. Giản đồ hình 2.9 mơ tả mối quan hệ giữa nhiệt độ và hệ số áp xuất riêng phần của các cấu tử NH3 và HCl đến sự ngưng tụ và đóng rắn muối NH4Cl tại các vị trí thiết bị, đường ống có nhiệt độ vận hành thấp trong khoảng từ 800C đến 2100C.
Hình 2.9 - Giản đồ mối liên hệ giữa nhiệt độ và hệ số áp xuất riêng phần của NH3 và HCl đến sự ngưng tụ và đóng rắn muối NH4Cl [7]
Với khoảng nhiệt độ ngưng tụ và đóng muối rắn NH4Cl như trên giản đồ hình 2.9 này thì hầu hết các thiết bị thuộc khu vực hạ nguồn của phân xưởng CCR gồm thiết bị làm mát bằng quạt, bình tách lỏng, cụm máy nén tuần hoàn, thiết bị trao đổi nhiệt và tháp Debutanizer đều bị đóng muối NH4Cl.
Q trình ngưng tụ và lắng đọng của muối NH4Cl có thể được dự đốn từ q trình nhiệt động học. Nếu năng lượng của hệ thống thấp hơn trong khi muối không ở trong pha khí, muối sẽ hình thành. Theo các tính tốn nhiệt động lực học thơng thường, thì khơng có dấu hiệu cho thấy phản ứng (q trình chuyển pha trong trường hợp này) sẽ xảy ra nhanh như thế nào. Chỉ có các phương pháp tính tốn mới có thể cho thấy khi có đủ thời gian, muối sẽ hình thành. Biểu đồ 2.10 bên dưới mơ tả q trình ngưng tụ của muối NH4Cl bên trong hệ thống.
Hình 2.10 - Biểu đồ mơ tả q trình tích tụ muối NH4Cl [5]
Khi tinh thể muối NH4Cl đầu tiên bắt đầu ngưng tụ khỏi pha hơi, nó sẽ ở dạng các phân tử riêng lẻ có kích thước cực nhỏ và sẽ bị cuốn theo cùng với dòng sản phẩm hơi Hydrocarbon. Các phân tử muối này có xu hướng kết hợp lại với nhau để hình thành hạt muối có kích thước lớn hơn. Cuối cùng các hạt muối này sẽ trở nên đủ lớn để có thể bám chặt trên bề mặt của vật liệu, gây nên hiện tượng đóng cặn. Các hỗn hợp muối này sẽ trở thành các chất gây ăn mịn khi có sự hiện diện của nước.
Chương 3 – XÁC ĐỊNH CÁC TÁC HẠI GÂY RA DO MUỐI NH4Cl ĐÓNG CẶN TẠI CÁC THIẾT BỊ HẠ NGUỒN CỦA PHÂN XƯỞNG CCR
Theo như đã giới thiệu ở chương trên thì trong hệ thống thiết bị phản ứng của phân xưởng CCR ln tồn tại các hợp chất của NH3, khí acid HCl, H2S và kể cả hơi ẩm. Vì vậy, khi phản ứng sẽ chuyển hóa thành các muối NH4Cl và NH4HS ở trạng thái hơi. Sau đó các muối này sẽ di chuyển cùng dòng sản phẩm Hydrocacbon đến các khu vực có nhiệt độ thấp hơn và sẽ bị ngưng tụ thành các hạt muối dạng rắn có kích thước cực nhỏ. Sau đấy các tinh thể muối này sẽ kết hợp lại với nhau và khi kích thước đủ lớn chúng sẽ tích tụ bên trong hệ thống, gây đóng cặn muối NH4Cl tại các thiết bị ở khu vực nhiệt độ thấp như tháp tách Debutanizer, các thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống đầu hút máy nén. Hậu quả là các sản phẩm Reformate, khí hóa lỏng LPG của phân xưởng này không đạt được chất lượng theo yêu cầu, phân xưởng vận hành bị gián đoạn. Ngồi ra với việc đóng cặn muối sẽ làm tăng chênh lệch áp qua các thiết bị, gây nên tắc nghẽn đường ống, giảm hiệu suất truyền nhiệt và nguy cơ gây nên vấn đề ăn mòn rất cao. Điều này dẫn đến rất nhiều rủi ro về rò rỉ gây cháy nổ cũng như tính tồn vẹn của thiết bị. Trong phần tiếp theo tác giả sẽ mô tả chi tiết các tác hại do q trình hình thành và đóng muối NH4Cl gây ra.