Làm sạch urea và thu hồi khí xảy ra trong hai giai đoạn giảm áp suất như sau:
• Giai đoạn 1 ở áp suất 19,5 barg • Giai đoạn 2 ở áp suất 4 barg
Các thiết bị trao đổi nhiệt trong đó xảy ra quá trình làm sạch urea được gọi là các thiết bị phân huỷ bởi vì trong các thiết bị này xảy ra sự phân huỷ cacbamat.
Giai đoạn phân hủy cacbanmate và thu hồi NH3, CO2 ở áp suất 19,5 barg:
Dung dịch với hàm lượng CO2 thấp từ đáy thiết bị stripper E-1001 được giản nở đến áp suất 19,5 barg và đi vào phần trên thiết bị phân huỷ trung áp. Thiết bị này được chia thành 3 phần chính:
• Bình tách đỉnh V-1002, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó ống.
• Thiết bị phân huỷ kiểu màng trong ống E-1002A/B, ở đây cacbamat được phân huỷ. Nhiệt cung cấp nhờ sự ngưng tụ hơi 4,9 barg (ở phía vỏ của phần trên E- 1002A) và làm lạnh trực tiếp nước ngưng hơi từ bình tách nước ngưng hơi cho stripper v-1009, ở áp suất khoảng 22 barg (ở phía vỏ của phần dưới E-1002B) • Bình chứa dung dịch urea Z-1002, bình này tập trung dung dịch urea đã làm sạch
giai đoạn 1 có nồng độ 60- 63% khối lượng dung dịch urê. Khí giàu NH3 và CO2 ra khỏi bình tách đỉnh V-1002 được đưa vào phía vỏ của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ E-1004, ở đó khí được hấp thụ riêng một phần trong dung dịch cácbônát đến từ cụm thu hồi 4barg.
Tổng nhiệt tạo thành từ phía vỏ do ngưng tụ/hấp thụ/phản ứng của các chất được dùng để bốc hơi dung dịch Urea đến nồng độ 84-86%, do đó cho phép tiết kiệm hơi thấp áp ở giai đoạn cô đặc chân không thứ nhất.
Từ phía vỏ của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ E-1004, pha hỗn hợp được đưa vào thiết bị ngưng tụ trung áp E-1006, tại đây CO2 được hấp thụ gần như hoàn toàn và nhiệt ngưng tụ được lấy đi nhờ nước làm mát từ thiết bị ngưng tụ Amonia E-1009.
Từ E -1006 pha hỗn hợp chảy vào tháp hấp thụ trung áp T-1001, ở đây pha khí tách ra và đi vào bộ phận tinh chế. Đây là tháp hấp thụ kiểu chuông (bell) hấp thụ CO2 và tinh chế NH3.
Các đĩa nạp liệu bằng dòng hồi lưu NH3 sạch, để cân bằng năng lượng vào cột và để tách CO2 và H2O có trong dòng khí NH3 và khí trơ bay lên.
NH3 hồi lưu được lấy từ bồn chứa amonia V-1005 và được đưa vào cột bằng bơm tăng áp amonia P-1005A/B.
Dòng NH3 và khí trơ bão hòa với vài ppm CO2(20-100ppm) ra khỏi đỉnh bộ phận tinh chế, được ngưng tụ riêng phần trong thiết bị ngưng tụ amonia E- 1009. Từ đây dòng 2 pha được đưa vào bồn chứa Amonia V-1005.
Dòng không ngưng tụ bão hòa Amonia rời V-1005 bay dọc trong tháp thu hồi amonia T-1005, ở đây một lượng Amonia được ngưng tụ nhờ Amonia lỏng đến từ xưởng Amonia.
Dòng khí rời đỉnh T-1005 bay dọc trong tháp hấp thụ Amonia trung áp E-1011, ở đây hàm lượng NH3 được giảm triệt để nhờ dòng dung dịch Amonia loãng ngược chiều hấp thụ khí amonia. Khí amonia trong pha khí được hấp thụ , nhiệt tạo thành sẽ làm tăng nhiệt độ của dòng lỏng đi xuống, do đó làm cản trở sự hấp thụ tiếp tục amonia. Để duy trì nhiệt độ thích hợp , một dòng nước làm mát được cung cấp ở phía vỏ của E-1011.
Tháp rửa khí trơ trung áp T-1003, được nối vào phần trên của E-1011, gồm 3 đĩa van ở đây khí trơ được rửa lần cuối bằng nước sạch. Hàm lượng amoniatrong dòng khí bay lên là thấp nhất và do đó nhiệt độ ít nhạy với nhiệt hấp thu. Cuối cùng khí trơ được tập trung vào ống khói.
Từ đáy E-1011, dung dịch NH3 – H2O được tuần hoàn lại tháp hấp thụ trung áp T-1001 bằng bơm P-1007.
Dòng ra khỏi đáy T-1001 được tuần hoàn bằng bơm dung dịch cacbamat cao áp P-1002 về cụm thu hồi tổng hợp sau khi gia nhiệt sơ bộ ở phía
ống của thiết bị gia nhiệt cacbamat cao áp E-1013. Trong thiết bị trao đổi nhiệt này lưu chất gia nhiệt phía vỏ là nước ngưng quá trình từ đáy tháp chưng cất T-1002.
Phân hủy cacbanmate và thu hồi NH3 - CO2 ở áp suất 4 barg.
Dung dịch với hàm lượng CO2 rất thấp ra khỏi thiết bị phân hũy trung áp được giản nở đến áp suất 4 barg và đi vào phần trên của thiết bị phân hủy thấp áp. Thiết bị này được chia thành 3 phần chính:
• Bình tách đỉnh V-1003, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó ống;
• Thiết bị phân hủy kiểu màng ống E-1003, ở đây cácbonát được phân hủy và nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ hơi thấp áp bão hòa 4.9 barg;
• Bình chứa dung dịch urea Z-1003, bình này tập trung dung dịch urea đã làm sạch giai đoạn 2 có nồng độ 69-71%kl.
Khí ra khỏi V-1003 trước tiên được trộn với hơi ở bộ phận tinh chế của tháp chưng T-1002, và sau đó được đưa vào phía vỏ của thiết bị gia nhiệt sơ bộ amonia cao áp E-1007, ở đây chúng được ngưng tụ riêng phần. Nhiệt ngưng tụ
Hình 3.8 Phân hủy cacbanmate và thu hồi
được thu hồi ở phía ống để gia nhiệt sơ bộ amonia lỏng cao áp( nạp liệu vào tháp tổng hợp Urê ).
Dòng phía vỏ của E-1007 được đưa vào thiết bị ngưng tụ thấp áp E- 1008, ở đây hơi NH3 và CO2 còn lại được ngưng tụ hoàn toàn. Nhiệt ngưng tụ được lấy đi nhờ nước làm mát ở phía ống.
Dung dịch cácbonát ra khỏi E-1008 được thu hồi vào bồn chứa dung dịch cácbonát V-1006. Từ đây nó sẽ được tuần hoàn về đáy tháp hấp thụ trung áp T-1001 bằng bơm P-1003 qua phía vỏ của thiết bị cô đặc sơ bộ E-1004 và sau đó qua thiết bị ngưng tụ trung áp E-1006. Một phần nhỏ dung dịch cácbonát thấp áp cũng được làm dòng hoàn lưu của bộ phận tinh cất của tháp chưng T-1002.
Bồn V-1006 được trang bị một tháp rửa khí trơ thấp áp T-1004 để giúp điều khiển áp suất của giai đoạn thu hồi thứ 2. T-1004 được nối với phần trên của E-1012, nơi mà nước làm mát được cung cấp để lấy nhiệt hấp thu.
Hình 3.9 Phân hủy cacbanmate và thu hồi NH3 -
3.3.3 Cô đặc:
Dung dịch urea ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp được giản nở tới áp suất 0,33 bar và đi vào phần trên của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ. Thiết bị này cũng chia thành 3 phần chính:
• Bình tách đỉnh V-1004, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó ống. Hơi được tách ra nhờ hệ thống chân không thứ nhất PK-1003.
• Thiết bị cô đặc kiểu màng E-1004, ở đây lượng cacbamat còn lại được phân hủy và nước được bốc hơi. Nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ riêng phần(phía vỏ) khí đến từ thiết bị phân hủy trung áp.
• Bình chứa lỏng ở đáy Z-1004, ở đây tập trung dung dịch urê có nồng độ khoảng 84-87%. nhờ bơm dung dịch urea 85% P-1006A/B bơm vào đáy thiết bị cô đặc chân không thứ nhất E-1014. Thiết bị này hoạt động ở cùng áp suất như phía ống E-1004 ( tức là 0,33 bar).
Hơi bão hòa áp suất 3,4 barg được cung cấp vào phía vỏ E-1014 để cô đặc dung dịch Urea chảy trong ống.
Pha hỗn hợp ra khỏi phía ống E-1014 đi vào bình tách chân không khí lỏng thứ nhất V-1014, từ đây một lần nữa hơi được tách ra nhờ hệ thống chân không thứ nhất PK-1003 trong khi nhờ trọng lực urê nóng chảy khoảng 95% đi vào đáy thiết bị cô đặc chân không thứ hai E-1015 ,hoạt động ở áp suất 0,03 bar.
Hơi bão hòa ở áp suất 3,4 barg được cung cấp vào phía vỏ E-1015 để cô đặc urê chảy trong ống.
Pha hỗn hợp ra khỏi phía ống của E-1015 đi vào bình tách chân không khí – lỏng thứ hai V-1015, từ đây hơi nước được tách ra nhờ hệ thống chân không thứ hai PK-1004, trong khi urê nóng chảy (khoảng 99,75%) được đưa tới tháp tạo hạt.
Urê 99.8%
Urê sản phẩm Hơi nước, NH3, bụi urê