Khớ đó loại CO2 Khớ đi tổng hợp Amụniắc Thỏp Mờtan húa 10-R-3001 Thỏp tỏch khớ lần cuối 10-V-3001 Condensate
Dũng khớ cụng nghệ đó được loại bỏ khớ CO2từ thỏp hấp thụ 10T3002 (dũng khớ sạch) cú nhiệt độ 500C, tới thiết bị trao đổi nhiệt 10E3011A/B (đõy là thiết bị trao đổi nhiệt giữa dũng khớ sạch và dũng khớ tinh chế ra khỏi thiết bị mờtan hoỏ 10R3001), nhiệt độ của dũng khớ sạch ra được nõng lờn tới 2930C. Một phần khớ sạch này được đưa đi gia nhiệt tại thiết bị gia nhiệt 10E2001 (thuộc phần reforming ), sau đú quay về trộn với dũng khớ chớnh để nõng nhiệt dũng này lờn đến 3000C trước khi vào thiết bị mờtan hoỏ. Đõy là một quỏ trỡnh mà cỏc loại cacbon oxit dư sẽ được chuyển hoỏ thành metan.
Mờtan đúng vai trũ như một khớ trơ trong chu trỡnh tổng hợp amụniắc. Ngược lại, cỏc hợp chất chứa oxy như cacbon oxit (CO và CO2) là cực kỳ độc hại đối với chất xỳc tỏc tổng hợp amụniắc. Nhờ phản ứng mờtan hoỏ toả nhiệt nờn nhiệt độ dũng khớ cụng nghệ ra khỏi thiết bị mờtan hoỏ (dũng khớ tinh chế) trong điều kiện vận hành bỡnh thường là 3180C. Sau thiết bị trao đổi nhiệt 10E3011A/B nhiệt độ của dũng khớ tinh chế là 74,40C, dũng khớ tinh chế được làm lạnh tới 430C bằng thiết bị làm lạnh bằng nước 10E3012 và tỏch nước ngưng tụ tại thiết bị 10V3001. Sau đú, dũng khớ tinh chế được đưa tới mỏy nộn tổng hợp, phần nước ngưng tụ trong thiết bị10V3011 đựơc bơm P7005A/B đưa tới 10V3004.
Quỏ trỡnh mờtan hoỏ xảy ra trong bỡnh mờtan hoỏ 10R3001 và cỏc phản ứng liờn quan là những phản ứng ngược của phản ứng reforming :
CO + 3H2 CH4 + H2O + Q CO2 + 4H2 CH4 + H2O + Q
Phản ứng mờtan hoỏ bắt đầu ở nhiệt độ 2100C. Đõy là phản ứng xảy ra trờn bề mặt của chất xỳc tỏc, trong pha khớ, toả nhiệt, giảm thể tớch, diễn ra thuận lợi khi nhiệt độ thấp, ỏp suất cao,
và ớt hơi nước. Cỏc đại lượng cú tớnh chất quyết định đến cỏc phản ứng mờtan hoỏ bờn cạnh hoạt tớnh chất xỳc tỏc cũn cú nhiệt độ, ỏp suất và hàm lượng hơi nước trong khớ cụng nghệ. Hoạt tớnh của xỳc tỏc quyết định đến cỏc điều kiện cõn bằng của phản ứng và hiệu suất của quỏ trỡnh mờtan hoỏ. Hoạt tớnh của chất xỳc tỏc tăng nhiệt độ tăng, nhưng nếu nhiệt độ tăng quỏ cao sẽ làm giảm tuổi thọ của chất xỳc tỏc và giảm độ chuyển hoỏ của phản ứng. Do đú, khi vận hành nờn khống chế nhiệt độ khoảng từ 2800C đến 3200C tuỳ thuộc vào hoạt tớnh chất xỳc tỏc và thành phần khớ cụng nghệ.
Cụng suất và lưu lượng ( khớ mờtan hoỏ ) đi qua bộ gia nhiệt trim 10E3011 được điều chỉnh nhờ van bướm, vận hành bằng tay trờn đường bypass qua bộ gia nhiệt trim. Tốt nhất, tớn hiệu đầu ra nờn nằm trong khoảng từ 50-55%. Trong trường hợp này, cụng suất và lưu lượng đi qua bộ gia nhiệt trim sẽ là tối thiểu
Sự gia tăng nhiệt độ trong bỡnh mờtan hoỏ phụ thuộc vào hàm lượng CO và CO2 trong khớ đi ra khỏi thỏp hấp thụ CO2. Nhiệt độ tăng lờn khoảng 600C cho 1% mol CO2và 730C cho 1% mol CO.
Trong hầu hết cỏc trường hợp, sự gia tăng nhiệt độ quỏ cao trong bỡnh mờtan hoỏ là do sự giảm hiệu suất tỏch CO2. Do đú, nếu cú sự bất thường xảy ra trong cụng đoạn chuẩn bị khử trước đú, và nhiệt độ bỡnh mờtan hoỏ cú khuynh hướng vượt quỏ 4500C, bỡnh mờtan hoỏ cần phải được cụ lập. Thờm vào đú, bỡnh mờtan húa cần được giảm ỏp thụng qua van cục bộ 10HV3031, điều này sẽ tạo ra dũng ngược của khớ cụng nghệ để trỏnh quỏ nhiệt trong bỡnh mờtan hoỏ và chất xỳc tỏc do phản ứng của CO và CO2 ở trong cỏc đường ống phớa trước. Nếu việc ngõm lõu dài là cần thiết, bỡnh mờtan hoỏ và cỏc đường ống phớa trước cần được trao đổi bằng một dũng ngược bằng Nitơ.
Nhiệt độ đầu vào của bỡnh mờtan hoỏ 10R3001 được thiết kế là 3000C tại lỳc khởi động. Khớ ra khỏi thiết bị mờtan hoỏ thụng thường chứa bộ hơn 10ppm CO và CO2, nhiệt độ tăng qua lớp xỳc tỏc thụng thường nằm trong khoảng 200C tương ứng với nhiệt độ đầu ra khoảng 3200C.Bộ trao đổi nhiệt khớ-khớ 10E3011 làm lạnh khớ được tinh lọc đến khoảng 74 0C. Khớ sau đú được dẫn đến bộ làm lạnh cuối cựng 10E3021 và bộ tỏch khớ cuối cựng 10V3011, nơi mà nước ngưng tụ được tỏch khỏi khớ cụng nghệ.
Mực nước trong bỡnh tỏch khớ cuối cựng 10V3011được điều khiển bởi 10LIC3039. Mực chất lỏng quỏ cao trong bỡnh 10V3011 sẽ ngắt an toàn khoỏ liờn động của cụng đoạn mờtan hoỏ. Sự ngắt an toàn khoỏ liờn động này sẽ trỏnh cỏc nguy cơ chất lỏng được đưa đến mỏy nộn tổng hợp, làm hỏng mỏy nộn.
Cỏc điểm phõn tớch trực tuyến đối với H2và CO+CO2được lắp đặt phớa sau của bỡnh tỏch khớ cuối cựng để giỏm sỏt khớ make-up đi đến chu trỡnh tổng hợp.
Trong khởi động hoặc nếu nhúm an toàn khoỏ liờn động của chu trỡnh bỡnh metan hoỏ bị ngắt, khớ cụng nghệ được thải một cỏch tự động thụng qua van điều khiển ỏp suất 10PV3037 được đặt tại đầu ra của bỡnh tỏch khớ cuối cựng. Từ thiết bị tỏch khớ cuối cựng khớ nguyờn liệu cho tổng hợp amụniắc được đưa đến mỏy nộn khớ tổng hợp.
Khớ sau khi tinh chế chứa N2,H2với một lượng nhỏ khớ trơ như Ar và CH4là khoảng 1,3%mol. Tỷ lệ thớch hợp của H2và N2sẽ phụ thuộc vào việc cụm thu hồi hydro (HRU) cú làm việc hay khụng. Nếu HRU khụng được đưa vào vận hành, tỷ lệ là gần 3:1. Nếu HRU được đưa vào vận hành tỷ lệ được điều chỉnh sao cho tỷ lệ H2: N2 trong khớ tổng hợp sau khi thờm hydro thu hồi được sẽ là 3:1.
Chất xỳc tỏc.
Bỡnh mờtan hoỏ 10R3001 cú một lớp xỳc tỏc loại PK-7R. Chất xỳc tỏc PK-7R là loại xỳc tỏc Niken chứa khoảng 27% niken cú cỏc đặc điểm sau :
Tờn thương mại : PK-7R
Lớch thước : 6 Extrudate
Lưu lượng chất xỳc tỏc mà thiết bị yờu cầu : 20,4 m3
Lưu lượng chất xỳc tỏc được cung cấp vào thiết bị: 21m2m3
Thành phần theo thể tớch cỏc chất chứa trong chất xỳc tỏc :
Thành phần Ni NiO Al2O3
% 25-30 1-5 60-70
Chất xỳc tỏc PK-7R cú đặc điểm là giống như chất xỳc tỏc reforming nghĩa là chất xỳc tỏc Niken trờn chất mang ceramic. Nhưng phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều so với xảy ra trong reformer, nờn chất xỳc tỏc phải rất hoạt tớnh ở nhiệt độ thấp, trỏi lại đặc tớnh xỳc tỏc ở nhiệt độ cao hơn là khụng quan trọng lắm. Nhiệt độ trong chất xỳc tỏc được đo lường tại bốn mức khỏc nhau nhằm giỏm sỏt một cỏch chắc chắn profile (hệ thống) nhiệt độ ổn định. Nếu cú sự gia tăng dột biến lượng CO hoặc CO2đến bỡnh mờtan hoỏ do cụng đoạn chuyển hoỏ CO hoặc cụng đoạn tỏch CO2hoạt động khụng đỳng chức năng nhiệt độ trong bỡnh metan hoỏ sẽ gia tăng đột biến và cú thể vượt quỏ nhiệt độ thiết kế của bỡnh mờtan hoỏ. Nhằm trỏnh điều này bốn cụng tắc nhiệt độ cao nhằm ngắt nhúm an toàn khoỏ liờn động IS-6 được lắp đặt bờn trong chất xỳc tỏc.
Chất xỳc tỏc thiết bị mờtan hoỏ được tiền khử và khụng cần phải khử trong giai đoạn ban đầu của quỏ trỡnh khởi động. Khi
xỏc định nhiệt độ vận hành, cần phải lưu ý rằng tuổi thọ của chất xỳc tỏc sẽ ngắn hơn tại nhiệt độ cao và sẽ rất nguy hiểm tại nhiệt độ cao vỡ sự gia tăng nhiệt độ do sự tràn CO2cú thể xảy ra. Chất xỳc tỏc mờtan hoỏ khụng đựơc phộp tiếp xỳc với nhiệt độ lớn hơn 4200C trong một khoảng thời gian dài. Nếu chất xỳc tỏc tiếp xỳc với khụng khớ tại nhiệt độ lớn hơn 800C nú sẽ bị oxy hoỏ. Chớnh vỡ lẽ đú nếu cần thiết phải để khụng khớ tiếp xỳc với chất xỳc tỏc, thỡ ta cho một phần qua bộ trao đổi nhiệt khớ-khớ 10E3011A/B và đi tắt qua đối với bộ trao đổi nhiệt trim 10E211. Điều này được thực hiện bằng cỏch giảm điểm cài đặt của bộ điều khiển nhiệt độ nhằm làm lạnh chất xỳc tỏc với tốc độ 400C/h. Khi tất cả nhiệt độ đó gần hoặc dưới 2000C, thay thế khớ cụng nghệ bằng nitơ và làm lạnh chất xỳc tỏc xuống dưới 400C. Sau đú nitơ cú thể được thay thế dần dần bằng khụng khớ. Khụng được trao đổi bằng hơi nước ngoại trừ chất xỳc tỏc đang cú ý định thỏo ra.
Chất xỳc tỏc rất nhạy cảm với cỏc hợp chất lưu huỳnh và clo. Hơi nước khụng cú mặt của hydro sẽ oxy hoỏ chất xỳc tỏc và do đú khụng đươc dựng trong quỏ trỡnh gia nhiệt, làm lạnh hoặc trao đổi. Hơn nữa, chất xỳc tỏc khụng đựơc phộp tiếp xỳc với hơi nước ngưng tụ, vỡ điều này cú thể gõy nờn sự phõn ró .
Sự giảm tớnh hoạt hoỏ cú thể do những nguyờn nhõn sau đõy:
- Già cỗi do nhiệt.
- Ngộ độc dần do những tạp chất trong khớ nguyờn liệu đầu vào như là kali, lưu huỳnh, hoặc asen. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Rối loạn chức năng của hệ thống tỏch CO2(cụng đoạn MDEA) làm hàm lượng CO cao bất thường gõy nờn sự gia tăng nhiệt độ cao trong lớp xỳc tỏc .
Khi chất xỳc tỏc trở nờn già cỗi, nú sẽ mất dần hoạt tớnh điều này cú thể được bự trừ bằng cỏch tăng nhiệt độ.
Hoạt hoỏ chất xỳc tỏc được thức hiện một cỏch đơn giản bằng cỏch gia nhiệt trong khớ cụng nghệ bỡnh thường. Hàm lượng CO và CO2trong khớ được dựng trong quỏ trỡnh hoạt hoỏ phải ở mức thấp nhất cú thể, tốt nhất là dưới 1%mol CO+ CO2 nhằm giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ lớp xỳc tỏc.
3.5.3.Chỉ tiờu cụng nghệ.
Cụng đoạn mờtan hoỏ 10R3001
Lưu thể Nhiệt độ 0C Ap suất (bar) Lưu lượng
Dũng khớ sạch vào 300 26,6 161780Nm3/h Dũng khớ tinh chế ra 318 25,5 Dũng khớ tinh chế ra khỏi 10V3011 43 25,5 159924Nm3 /h Nước ngưng 43,3 636kg/h Đầu ra 10E3011A/B 74,4 25,5 Đầu ra 10E3012 43 25,5
Thành phần khớ vào và ra khỏi cụng đoạn mờtan hoỏ
Vị trớ Khớ ra 10T3002 Khớ ra 10V3011 Khớ Đ/ v Nm3/h Mol% Nm3/h Mol% H2 117101 72,70 115423 72,41 N2 41889 26,01 41889 26,28 CO 452 0,28
CO2 81 0,05
Ar 505 0,31 505 0,32
CH4 1044 0,65 1576 0,99
H2 O 708 531
KẾT LUẬN
Sau hai thỏng thực tập tại nhà mỏy Đạm Phỳ Mỹ, vừa tỡm hiểu, quan sỏt thực nghiệm nhà mỏy, vừa tham khảo tàI liệu em đó cú cỏI nhỡn sơ lược về nhà mỏy Đạm Phỳ Mý như sau :
1.Đó hiểu khỏ rừ về dõy chuyền cụng nghệ cũng như điều kiện nhiệt độ, ỏp suất, chất xỳc tỏc… hoạt động của quỏ trỡnh tinh chế khớ ở nhà mỏy Đạm Phỳ Mỹ.
2.Dõy chuyền tận thu nhiệt của nhà mỏy rất hiệu quả trong việc đun nống, làm nguội khớ quỏ trỡnh của quỏ trỡnh tổng hợp, trỏnh lóng phớ, thất thoỏt, do đú cũng gúp phần tiết kiệm một khoản chi phớ khụng cần thiết cho nhà mỏy.
3.Hệ thống thu gom khớ liờn hoàn,hiệu quả, khụng chỉ đảm bảo khớ cho quỏ trỡnh mà cũn tận dụng khớ đốt (flue gas) để sản suất điện cho quỏ trỡnh hoạt động của nhà mỏy và điện để bỏn trờn thị trường thu lời cho nhà mỏy. NgoàI ra, nguồn khớ này cũn được sử dụng để phục vụ cho sinh hoạt của cụng ty như nấu nướng…
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ... 1
LỜI MỞ ĐẦU ... 2
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ ... 4
1.1.Nguồn gốc hỡnh thành khớ ... 4
a.Giai đoạn biến đổi sinh học ... 4.
b.Giai đoạn biến đổi húa học ... 5
1.2.Phõn loại khớ ... 5
a.Phõn loại theo nguồn gốc hỡnh thành khớ ... 5
b.Phõn loại theo hàm lượng hydrocacbon ... 7
c.Phõn loại theo hàm lượng khớ axit ... 7
1.3.Tớnh chất hoỏ lý của hydrocacbon ... 8 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.4.Cỏc thụng số tới hạn ... 9
1.5.Giới hạn chỏy nổ ... 10
1.6.Nhiệt chỏy ... 11
1.7.Khả năng đỏnh lửa ... 12
1.8.Cỏc ảnh hưởng của hydrocacbon đến sức khỏe con người ... 12
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ ... 14
2.1.Sơ lược về khu cụng nghiệp Phỳ Mỹ ... 15
2.2.Sơ lược về nhà mỏy Đam Phỳ Mỹ ... 16
2.2.1.Quy mụ cụng trỡnh ... 16
2.2.2.Nguyờn liệu ... 16
2.2.3.Sản phẩm của nhà mỏy ... 19
2.2.4.Cụng nghệ và thiết bị ... 20
CHƯƠNG III: CÁC QUÁ TRèNH TINH CHẾ KHÍ ... 24
3.1.Quỏ trỡnh khử lưu huỳnh... 24
3.1.1.Mụ tả thiết bị ... 24
3.1.2.Mụ tả cụng nghệ tổng quỏt ... 24
3.1.2.1.Hydro húa cỏc hợp chất lưu huỳnh ... 25
3.1.2.2.Thỏp hấp thụ H2S ... 27 3.1.2.3.Chỉ tiờu cụng nghệ ... 3.2.Cụng đoạn reforming ... 29 3.2.1.Mụ tả thiết bị ... 29 3.2.2.Mụ tả cụng nghệ tổng quỏt ... 30 3.2.2.1.Reforming sơ cấp... 30 3.2.2.2. Reforming thứ cấp ... 32
3.2.2.3.Thu hồi nhiệt thừa ... 39
3.2.2.4.Hàm lượng metan dư tại đầu ra của Reforming sơ cấp ... 40
3.2.2.5.Tỷ lệ steam/cacbon của Reforming sơ cấp ... 41
3.2.2.6.Hàm lượng khụng khớ thừa ... 42
3.2.2.7.Chỉ tiờu cụng nghệ ... 43
3.3. Quỏ trỡnh chuyển húa CO ... 46
3.3.1.Mụ tả thiết bị ... 46
3.3.2.Mụ tả cụng nghệ tổng quỏt ... 47
3.3.2.1.Chuyển húa CO ở nhiệt độ cao ... 48
3.3.2.3.Thu hồi nhiệt thừa ... 55
3.3.2.4. Chỉ tiờu cụng nghệ ... 55
3.4.Cụng đoạn thấp thụ CO2 ... 56 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.4.1.Mụ tả thiết bị ... 56
3.4.2.Mụ tả cụng nghệ tổng quỏt ... 59
3.4.3.Tuần hoàn dung dịch hấp thụ MDEA ... 62
3.4.4.Phõn tớch dũng nguyờn liệu ra khỏi bỡnh hấp thụ CO2 ... 64
3.4.5.Cõn bằng nước trong bỡnh hấp thụ CO2 ... 65
3.4.6.Hiện tượng lụi cuốn vào trong cụng nghệ ... 66
3.4.7.Hiện tượng tạo bọt trong bỡnh thấp thụ CO2... 67
3.4.8.Hiện tượng thất thoỏt chất hũa tan trong bỡnh hấp thụ CO2 ... 68
3.4.9.Hiện tượng ăn mũn trong bỡnh hấp thụ CO2 ... 69
3.4.10.Hiện tượng ứng suất cơ học trong bỡnh hấp thụ CO2 ... 70
3.4.11.Chỉ tiờu cụng nghệ ... 70
3.5.Cụng đoạn metan húa ... 75
3.5.1.Mụ tả thiết bị ... 75
3.5.2.Mụ tả cụng nghệ tổng quỏt ... 76
3.5.3.Chỉ tiờu cụng nghệ ... 81 Kột luận
Phụ lục
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1.Phan Tử Bằng, giỏo trỡnh hoỏ lý, nhà suất bản giao thụng vận tải, Hà Nội, 1997.
2.Phan Tử Bằng, giỏo trỡnh cụng nghệ lọc dầu, nhà xuất bản xõy dựng, Hà Nội, 2002.
3.Phan Tử Bằng, giỏo trỡnh hoỏ học dầu mỏ và khớ tự nhiờn, nhà xuất bản giao thụng vận tải, Hà Nội, 1998
4.Nguyễn Thị Minh Hiền, Cụng nghệ chộ biến khớ tự nhiờn và khớ đồng hành, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2004
5.Cỏc quy trỡnh vận hành của nhà mỏy đam Phỳ Mỹ.
6.Operating manual, PetroVietNam,Phu My Fertilize project. 7.Http://www.haldortopsoe.com
8.Http://www.efma.org/index,asp.
9.Operating mantual Vol1, Vol2, Vol3, Vol4, Vol5, Vol6, Vol7, Vol8, Vol9
10. Instruction Manual P-3001 B1/3 11. Instruction Manual P-3001 B2/3 12 .Instruction Manual P-3002A/ B3/3 13 .Instruction Manual P-3002A/ B1/3
14. Instruction Manual P-3002A/ B2/3 15. Instruction Manual P-3002A/ B3/3 16. Operating mantual K-2001A1 17. .Operating mantual K-2001A2 18. Operating mantual K-2001C
19.Amonia PFD-P&ID, As-Build, June 20th 2004
20. . Operating mantual : Amonia a Production & Power Steam Generation Vol1, Vol2.
21. Program manual for Audy 8620M Amonia Plant Simulation Program Rev.1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});