Chương IV. Công nghệ sản xuất NH 3
V.3. Sơ đồ công nghệ sản xuất NH 3 của hãng Kellogg Brown. [18]
V.3.1. Sơ đồ.
Hình V.3
Sơ đồ này dùng sản xuất NH3 từ hydro cacbon và không khí.
V.3.2. Mô tả quá trình:
Nguyên liệu đã tách lưu huỳnh cho phản ứng với hơi nước trong thiết bị reforming chính (1) với nhiệt độ ra khoảng 700oC. Khí ra từ thiết bị reforming chính được phản ứng với không khí dư trong thiết bị reforming sơ cấp (2) với nhiệt độ khoảng 900oC. Máy nén không khí là tuabin chạy bằng khí (3).
Khí ra khỏi thiết bị reforming sơ cấp được làm mát bằng hơi nước áp suất cao ở (4). Phản ứng chuyển hoá xảy ra trong hai thiết bị chuyển hoá xúc tác nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp (5), (6). CO2 tách ra dùng cho các quá trình ở (7). Tiếp theo CO còn lại được chuyển hoá thành CH4 trong thiết bị mêtan hoá (8). Khí ra khỏi thiết bị mêtan hoá được làm mát và tách nước ở (9) trước khi sấy ở (10). Khí tổng hợp đã sấy thổi vào thiết bị tinh chế nhiệt độ thấp (11), ở đó khí được làm mát bằng thiết bị trao đổi nhiệt và chuyển đến một máy tinh cất. khí tổng hợp được tinh chế trong tháp tinh cất, sản phẩm đi ra ở đỉnh cột là H2 và N2 theo tỉ lệ 75:25. Sản phẩm đáy là khí thải chứa CH4 chưa chuyển hoá từ giai đoạn reforming, N2 dư và argon. Cả sản phẩm đỉnh và đáy đều được gia nhiệt lại với nguyên liệu trong thiết bị trao đổi nhiệt. Khí thải được sử dụng để tái sinh ở máy sấy và được đốt như một nguyên liệu trong thiết bị reforming chính.
Khí tổng hợp đã được tinh chế được nén trong máy nén khí tổng hợp (12), được trộn với dòng tuần hoàn và đưa tới thiết bị chuyển hoá (13). Khí ra khỏi thiết bị (13) được làm mát và làm lạnh bằng tác nhân lạnh NH3.
NH3 sản phẩm được tách ra ở thiết bị (14) từ khí tổng hợp không phản ứng. Khí tổng hợp chưa phản ứng cho tuần hoàn về máy nén. Một lượng khí thải nhỏ được rửa bằng nước trong thiết bị (15) và tuần hoàn về máy sấy.
3 2
56 7 8
10 11
15
14 Sản phẩm NH3
Hụi nửụực Nguyeõn lieọu 9
4 13 Hỡnh V.3. Sơ đoà cụng ngheọ sản xuaỏt NH3 cuỷa haừng kellogg Brown.
V.4. Công nghệ sản xuất NH3 của Hardol Topsoe. [18], [21], [23]
V.4.1. Sơ đồ:
Hình V.4.
V.4.2. Mô tả sơ đồ.
1. Tách S từ nguyên liệu:
Hầu hết xúc tác sử dụng trong quá trình đều mẫn cảm với S và hợp chất của S. Trong 1 m3 nguyên liệu thường chứa trên 5 mg là những hợp chất S.
Khí nguyên liệu được gia nhiệt sơ bộ đến 350 - 400 0C rồi được xử lý trong thiết bị tách S. ở thiết bị này các hợp chất S được hydrođro hoá thành H2S, xúc tác điển hình được sử dụng là MoCo, và được hấp thụ trên các viên ZnO.
Bằng cách này, S được tách ra chỉ còn dưới 0,1 ppm lượng S trong khí nguyên liệu. H2 dùng cho phản ứng lấy từ giai đoạn khí tổng hợp.
2. Thiết bị reforming sơ cấp:
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.
ở một vài nhà máy mới, hỗn hợp hơi khí đã gia nhiệt sơ bộ rồi chuyển qua thiết bị reforming sơ cấp đoạn nhiệt.
Tỉ lệ hơi nước/cacbon cần thiết cho quá trình là 3. Tỉ lệ thích hợp nhất phụ thuộc vào vài yếu tố như: lượng nguyên liệu, thu hồi khí thải, năng suất của thiết bị, ...
ở thiết bị này xảy ra các phản ứng sau:
Nhiệt dùng cho quá trình reforming sơ cấp được cấp từ quá trình đốt cháy khí tự nhiên hay các nhiên liệu khí khác trong các vòi phun của hộp bức xạ. Khí ống khói đi ra từ hộp bức xạ có nhiệt độ trên 9000C, sau khi cung cấp bớt nhiệt cho quá trình reforming. Vì thế chỉ khoảng 50 - 60% lượng nhiệt của nguyên liệu được sử dụng trực tiếp cho quá trình refoming.
Thiết bị reforming sơ cấp là thiết bị hình ống được đốt bên ngoài các ống.
- Cách bố trí tổng quát của thiết bị.
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. Đây là sự sắp xếp cho phép làm việc ở những điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao và sự sắp xếp này giúp cho khí vào dễ
R-SH + H2 H2S + RH