Phân xưởng Amoni Cà Mau

7/29/2019 Phân xưởng Amoni Cà Mau

http://slidepdf.com/reader/full/phan-xuong-amoni-ca-mau 1/39

Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau

MUC LUC

Lời mở đầu

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 3

I. Giới thiêu chung vê nhà máy........................................................................3

II. Tông quan vê phân xương Ammonia...........................................................6

2.1 Giới thiệu chung.......................................................................................6

2.2 Nguyên liệu và Nhiên liệu........................................................................7

2.3 Sản phẩm và đặc tính sản phẩm................................................................82.3.1 Ammonia sản phẩm...........................................................................................82.3.2 CO2 sản phẩm...................................................................................................9

CHƯƠNG II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU TRÌNH 10

I. Sơ đồ công nghệ........................................................................................10

Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ ..................................................................10

II. Các công đoạn chính................................................................................112.1 Khử lưu huỳnh.........................................................................................................11

2.1.1 Công nghệ tổng quát.......................................................................................112.1.2 Hydro hóa........................................................................................................11

2.2 Công đoạn reforming..............................................................................................132.3. Chuyển hoá CO..................................................................................................162.3.2 Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao.............................................................16

2.4 Công đoạn tách CO2...............................................................................................182.5Công đoạn metan hoá..............................................................................................202.6Công đoạn tổng hợp ammonia.................................................................................22

2.7 Công đoạn thu hồi ammonia...................................................................30

CHƯƠNG III AN TOÀN LAO ĐỘNG 322.3 Bảo vệ thân thể.............................................................................................343.2 Cứa hỏa..................................................................................................................36

KẾT LUẬN 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

1




2




CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

I. Giới thiêu chung vê nhà máy

1.1 Quá trình tình thành

Công ty TNHH MTV phân bón Dầu Khí Cà Mau trực thuộc tập đoàn Dầu

Khí Việt Nam sở hữu 100% vốn được thành lập ngày 09/3/2011 để quản lý và

vận hành nhà máy Đạm Cà Mau, thuộc xã Khánh An, huyện U Minh, tỉnh Cà

Mau.

Ngành nghề kinh doanh chủ yếu là sản xuất phân bón và hợp chất nitơ

bao gồm: sản xuất, kinh doanh, lưu trữ, vận chuyển, phân phối và xuất nhập

khẩu phân phối, hóa chất dầu khí.

Hình 1 Nhà máy Đạm Cà Mau

Nhà máy Đạm Cà Mau được khởi công xây dựng vào tháng 7 năm

2008 và hoàn thành vào thàng 02 năm 2012, cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu phân

đạm khu vực 13 tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long.

- Tổng mức đầu tư: 900 triệu USD

3




- Công suất: 800.000 tấn Ure/năm

- Sản xuất phân đạm hạt đục có chất lượng cao theo công nghệ hiện đại nhất

từ các nước Đan Mạch, Ý, Nhật Bản và các thiết bị dây chuyền sản xuất hoàntoàn nhập khẩu từ các nước tiên tiến của EU.

- Chất lượng sản phẩm đáp ứng theo tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc Tế.

1.2 Quy mô nhà máy

1.2.1 Các phân xưởng công nghệ chính

Nhà máy Đạm Cà Mau bao gồm 3 cụm phân xưởng công nghệ chính:

- Cụm phân xưởng sản xuất Ammonia có công suất 1350 tấn/ngày.

- Cụm phân xưởng sản xuất Urea từ Ammonia và tạo hạt với công suất

2385 tấn hạt Urea/ngày.

- Cụm phân xưởng phụ trợ cung cấp khí, nước, hơi nước và xử lý nước

thải.

1.2.2 Các cụm công nghệ trong các phân xưởng

Phân xưởng Ammonia bao gồm:

- Thiết bị khử lưu huỳnh của khí nguyên liệu.

- Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và nồi hơi thu hồi nhiệt.

- Các thiết bị chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.

- Thiết bị tách CO2.

- Thiết bị Methan hóa.

- Thiết bị tổng hợp Ammonia.

- Quá trình làm lạnh.

Phân xưởng Urea bao gồm:4




- Máy nén CO2 và các bơm cao áp.

- Cụm cao áp.

- Cụm trung áp.

- Cụm thấp áp.

- Cụm chân không.

- Cụm xử lý nước ngưng công nghệ.

- Cụm thu hồi nước ngưng.

- Mạng hơi nước.

-Mạng nước rửa.

- Đuốc.

Phân xưởng tạo hạt bao gồm

- Thiết bị tạo hạt.

- Tháp rửa bụi.

- Máy nghiền urea.

- Sàng phân loại kích thước.

Phân xưởng phụ trợ bao gồm:

- Hệ thống nước thô –nước sinh hoạt –nước khử khoáng.

- Nước hàng rào.

- Hệ thống nước làm mát.

- Hệ thống khí nén –khí điều khiển –nitơ.

5




- Hệ thống phân phối khí tự nhiên.

- Hệ thống tồn chứa ammonia.

- Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu.

- Hệ thống sử lý nước thải sinh hoạt.

- Hệ thống đuốc đốt.

II. Tổng quan vê phân xưởng Ammonia

2.1 Giới thiệu chung

Trong nhà máy, ammonia được sản xuất từ khí tổng hợp chứa

hydro và nitơ với tỉ lệ xấp xỉ 3/1.

Bên cạnh các hợp chất trên, khí tổng hợp còn chứa một lượng khí trơ

như Ar và CH4 ở một giới hạn nào đó.

Nguồn cung cấp H2 là nước và khí hydrocarbon trong khí tự nhiên .

Nguồn cung cấp N2 là không khí . Bên cạnh ammonia, nhà máy còn sản suất

CO2, nguồn cung cấp CO2 là từ các hydrocarbon trong khí tự nhiên.

Hoạt động của nhà máy ammonia được minh họa như hình dưới đây:

Những ranh giới trách nhiệm của Phân xưởng ammonia là:

6

XƯỞNGAMMONIA

Khí tự nhiên

Nước

Không khí

Điện

Hơi nước

Ammonia NH3

Cabon dioxit CO2




- Đầu vào của hệ thống cung cấp khí nguyên liệu.

- Đầu vào của máy nén không khí cho thiết bị reforming thứ cấp.

- Đầu ra của các bơm sản phẩm Ammonia.

- Đầu ra của thiết bị tách CO2.

Trong phạm vi ranh giới trách nhiệm thiết kế phân xưởng bao gồm các

thiết bị sau:

Cụm 200:

- Thiết bị khử lưu huỳnh.

- Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và các nồi hơi thu hồi nhiệt.

- Các thiết bị chuyển hoá ở nhiệt độ cao và thấp.

Cụm 300:

- Thiết bị tách CO2.

- Methan hoá.

Cụm 500:

- Chu trình tổng hợp Ammonia và hệ thống làm lạnh.

2.2 Nguyên liệu và Nhiên liệu

Khí nguyên liệu và nhiên liệu cho phân xưởng ammonia là khí tự nhiên

có thành phần như sau:

Bảng 2.1 Thành phần khí nguyên liêu đầu vào

Thành phần, mole % Thiết Kế Dự phòng

C1 77.66 73.13

C2 7.38 2.91

C3 3.53 1.52

7




i-C4 0.79 0.44

n-C4 0.72 0.35

i-C5 0.23 0.17

n-C5 0.12 0.1

C6 0.15 0.24

CO2 8.00 18.41

N2 1.42 2.73

Nước, mg/Nm3 80

Thủy Ngân, mg/Nm3, tối đa 0.01

Lưu huỳnh, mg/Nm3

H2S, tối đa 10 79

Mercaptans, tối đa 11

Bảng 2.2 Nhiêt đô á p suất nguyên liêu đầu vào

Tối Thiểu Thiết Kế

Áp suất, Mpag 3.92 4.4

Nhiệt độ, °C 28 75

Thiết kế cho nguồn khí từ nguồn PM3-CAA.

Nhà máy được thiết kế để có thể vận hành với nguồn khí từ B&52, tuynhiên hiệu suất và công suất cần được điều chỉnh. Thể tích và khối lượng xúc tác

hydro hóa lưu huỳnh hữu cơ chỉ được thiết kế riêng với thành phần khí thiết kế.

2.3 Sản phẩm và đặc tính sản phẩm

2.3.1 Ammonia sản phẩm

Công suất (100% NH3) 1350 MTPD

8




Thông số kỹ thuật của sản phẩm:

Trạng thái: Lỏng

NH3, nồng độ tối thiểu: 99.8 wt%

Hàm lượng nước và tạp chất, tối đa: 0.20 wt%

Hàn lượng Dầu, tối đa: 5 ppm wt.

Bảng 2.3 Nhiêt đô á p suất sản phẩm

Đến Urea Đến Bồn chứa

BìnhThường ThiếtKế Tối Đa ThiếtKế

Áp suất, MPag 2.45 3.0 0.5 2.5

Nhiệt độ, °C 25 75 -32 75

2.3.2 CO2 sản phẩm

Công suất thiết kế (100% CO2): 1790tấn/ngày (MTPD)

Trạng Thái : Khí

CO2, Tối thiểu: 99.0 vol% (khô)

Hàm lượng tạp chất (bao gồm Hydro), Tối đa: 1.0 vol% (khô)

9




Chương II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU TRÌNH

I. Sơ đồ công nghệ

Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ

Các công đoạn cần thiết để sản xuất ammonia từ các nguồn nguyên

liệu đã được đề cập:

- Nguồn khí tự nhiên nguyên liệu được khử lưu huỳnh trong cụm khử

lưu huỳnh bao gồm thiêt bi Hydro hoa hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh (3)

và thiêt bi hâp thu H2S (4) bằng xúc tác ZnO. Sau khi ra khỏi cụm khử lưu

huỳnh, dòng khí nguyên liêu có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp, tới hàm

lượng phần triệu (<0,05 ppm).

- Khí nguyên liệu đã được khử lưu huỳnh thực hiện phản ứng

Reforming với hơi nước và không khí tạo thành khí công nghệ trong thiết bị

Reforming sơ cấp (5) và Reforminh thứ cấp (6). Thành phần khí công nghệ

chủ yếu các khí như : H2, N2, CO, CO2 và hơi nước.

- Trong công đoạn làm sạch khí, CO được chuyển hóa thành CO2 trong

thiết bị chuyển hóa CO ở nhiêt đô cao (8) và nhiêt đô thấp (9) . Sau đó CO 2

được tách ra khỏi khí công nghệ tại thiết bị tách CO 2 (11) bằng dung dịch

10




MDEA. Dung dịch MDEA sau khi hấp thụ CO2 sẽ được nhả hấp thụ (12),

(13), (14).

- CO và CO2 còn lại trong khí đầu ra cụm tách CO 2 được chuyển hóathành CH4 trong thiết bị methan hóa (15 ) bằng phản ứng với H2 trước khi khí

tổng hợp đi vào cụm tổng hợp ammonia.

- Khí tổng hợp được nén sau đó được đưa vào tháp tổng hợp Ammonia

(16), tại đây xảy ra phản ứng tổng hợp Ammonia.

.

II. Các công đoạn chính

2.1 Khử lưu huỳnh

2.1.1 Công nghệ tổng quát

Khí nguyên liệu NG chứa 15ppm về thể tích các hợp chất lưu

huỳnh.Nguồn khí nguyên liệu dự phòng có thể chứa tới 55 ppm. Do xúc tácreforming sơ cấp và chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp rất nhạy cảm với S, nên

dòng NG phải được khử S trước khi vào Reforming sơ cấp.

Do khí nguyên liệu chứa lưu huỳnh ở 2 dạng H 2S (Vô cơ) và các hợ p chất

hữu cơ chứa lưu huỳnh nên công đoạn khử lưu huỳnh được thực hiện theo hai

bước. Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh được chuyển thành H2S trong

thiết bị hydro hóa (R04201), sau đó H2S được hấp thụ trong tháp hấp thụ

R04202A/B. Sau công đoạn khử lưu huỳnh hàm lượng S trong khí nguyên liệu

đạt < 0.05ppm.

2.1.2 Hydro hóa

Xúc tác thứ nhất (TK-250) trong cụm khử lưu huỳnh là Coban-

Molypden.

TK-250 được dùng cho phản ứng hydro hoá.

11




Các phản ứng xảy ra như sau:

RSH + H2<=>RH + H2S

R 1SSR 2+ 3H2<=>R 1H + R 2H + 2H2S

R 1SR 2+ 2H2<=> R 1H + R 2H + H2S

(CH)4S+ 4H2<=>C4H10+ H2S

COS + H2<=>CO+ H2S

Trong đó R- là gốc hydrocacbon.

Xúc tác hydro hóa không được tiếp xúc với hydrocarbon mà không có

mặt của H2. Hậu quả có thể là độ chuyển hóa lưu huỳnh hữu cơ giảm, dẫn

đến dò rỉ S tới cụm Reforming cao.

Trong trường hợp có sự hiện diện của CO và CO2 trong thành phần khí

tự nhiên vào R04201, sẽ xảy ra các phản ứng sau:

CO2+ H2↔CO + H2O

CO2+ H2S ↔COS +H2O

Vì thế, sự hiện diện của CO, CO 2 và H2O ảnh hưởng đến hàm lượng

lưu huỳnh dư trong dòng khí công nghệ đi ra khỏi các cụm khử lưu huỳnh.

2.3.1.3 Hấp phụ H2S

Khí tự nhiên đã hydro hoá được đưa vào các tháp hấp phụ lưu huỳnh

R04202A/B.

Hai tháp hấp phụ lưu huỳnh, được đặt nối tiếp nhau, và hoàn toàn

giống nhau. R04202B đóng vai trò bảo vệ trong trường hợp xảy ra sự dư lưu

huỳnh khi ra khỏi bình R04202 - A hoặc trong trường hợp R04202A được cô

lập để thay thế chất xúc tác. Trong mỗi tháp có chứa một lớp chất xúc tácHTZ-3 (ZnO). Nhiệt độ vận hành bình thường là khoảng 3500C. Kẽm oxit

12




phản ứng với H2S và COS theo các phản ứng thuận nghịch sau đây:

ZnO +H2S ↔ZnS + H2O

ZnO +COS ↔ZnS + CO2

Chất xúc tác không phản ứng với oxy hoặc hydro tại bất cứ nhiệt độ

nào.

Kẽm sulphide không có tính tự bốc cháy nên không có yêu cầu đặc biệt khi

tháo dỡ xúc tác.

Hơi nước công nghệ không được quá cao khi đi vào trong R04202A/B,vì ZnO sẽ bị hydrat hóa và nó không thể tái sinh trở lại ZnO trong thiết bị

phản ứng.

2.2 Công đoạn reforming

2.2.1 Mô tả công nghệ tổng quát

Trong cụm reforming, khí đã khử lưu huỳnh được chuyển hóa thành khítổng hợp nhờ quá trình reforming xúc tác hỗn hợp khí NG, với hơi nước và

không khí.

Quá trình reforming hơi nước có thể được mô tả theo các phản ứng sau

đây:

CnH2n+2 + H2O ↔ Cn-1H2n + CO + 2H2 – Q (1)

CH4 + 2H2O ↔ CO + 3H 2 – Q (2)

CO + H2O ↔ CO2+ H2O + Q (3)

Phản ứng (1) miêu tả phản ứng reforming hydrocacbon bậc cao chuyển

hóa từng bậc xuống thành hydrocacbon bậc thấ p hơn, và cuối cùng thành phần

từ metan như trong phản ứng (2).

Nhiệt phát ra từ phản ứng (3) rất nhỏ so với nhiệt cần cấp cho phản ứng

(1) và (2) .13




2.2.2 Nhiệt phản ứng.

Trong reformer sơ cấp, nhiệt cần thiết cho phản ứng Rerforming đượccung cấp gián tiếp từ lò đốt . Trong reformer thứ cấp, nhiệt được cung cấp

trực tiếp từ quá trình cháy của hỗn hợp khí với không khí.

Quá trình đưa không khí vào R04203 đồng thời cũng cung cấp N 2 cho

quá trình tổng hợp Ammonia. Tỉ lệ H2/N2 trong khí tổng hợp được duy trì gần

bằng 3, lượng không khí được giữ cố định. Nói chung, việc điều chỉnh công

suất ở reforming sơ cấp để điều chỉnh phản ứng reforming và hàm lượng

metan ra khỏi reforming sơ cấp (R04203).

2.2.3 Reformer sơ cấp

Bước đầu tiên của công đoạn reforming hơi nước được thực hiện trong

thiết bị reforming sơ cấp F04201.

Hỗn hợp khí tự nhiên và hơi nước được gia nhiệt tới nhiệt độ 535o

C trướckhi đi vào F04201. Khí công nghệ được dẫn vào các ống xúc tác thẳng đứng

theo hướng từ trên xuống dưới. Nhiệt cung cấp cho phản ứng được bức xạ từ các

đầu đốt đặt trên tường lò tới ống xúc tác.

Để đảm bảo cháy hoàn toàn nhiên liệu, các đầu đốt được vận hành với

lượng không khí dư là 10%, tương ứng với 2% oxi dư trong khói thải.

Hydrocarbon trong nguyên liệu tới reforming sơ cấp được chuyển hóathành H2 và oxit carbon. Khí đi ra từ reforming sơ cấp chứa xấp xỉ 14% metan,

nhiệt độ đầu ra là 7830C.

Reforming sơ cấp có tổng cộng 150 ống xúc tác được lắp trong hai buồng

bức xạ. Phần trên cùng của ống được nạp xúc tác RK-211 và RK-201, phần đáy

của ống được nạp xúc tác R-67-7H.

14




Xúc tác đã được khử bền trong không khí tới nhiệt độ 80 oC. Nếu tiếp xúc

với không khí ở nhiệt độ cao hơn xúc tác sẽ bị oxi hóa. Tuy nhiên nhiệt độ

không gây tác động xấu đến xúc tác.

2.2.4 Reformer thứ cấp

Trong thiết bị reforming thứ cấp, khí công nghệ được trộn với không

khí đã được gia nhiệt. Một phần, quá trình cháy diễn ra trên đỉnh của R04203

tạo ra sự tăng nhiệt độ lớn. Từ buồng đốt khí công nghệ đi xuống tầng xúc tác

tại đây xảy ra phản ứng reforming.

Nhiệt độ khí công nghệ rời khỏi R04203 khoảng 9530C và hàm lượng

metan là 0.6 % mole.

Khí rời khỏi R04203 chứa khoảng 13.7% mol CO và 8.5% mol CO 2 vì

vậy tồn tại khả năng tạo carbon:

2CO CO2 + C (Dạng muội than)

Nhiệt độ thấp nhất cho phản ứng trên là 650o

C, tốc độ phản ứng xảy ra rấtchậm ở nhiệt độ thấp.

Quá trình làm nguội khí công nghệ được tiến hành trong nồi hơi nhiệt

thừa E04208 và thiết bị quá nhiệt cho hơi nước E04209, tại đây hơi nước được

sinh ra.

Các lớp xúc tác nằm trên hai lớp bi nhôm oxit có kích cỡ khác nhau và

lớp gạch nhôm oxit tại đỉnh nhằm giữ xúc tác và bảo vệ xúc tác khỏi tiếp xúc

với ngọn lửa.

Quá trình cháy giữa không khí với khí công nghệ tại đỉnh của R04203 dẫn

tới nhiệt độ dòng khí tại khu vực đỉnh R04203 tăng lên 1100-12000C. Do phản

ứng reforming của metan hấp thụ nhiệt nên nhiệt độ dòng khí giảm dần qua lớp

xúc tác.

Xúc tác bắt đầu phân rã ở nhiệt độ 1400-15000C.

15




Xúc tác đã được hoạt hóa không được phép tiếp xúc với không khí ở điều

kiện nhiệt độ cao hơn 1000C. Vì nó sẽ gây tăng nhiệt tức thời. Khi nhiệt oxy hóa

không được phát tán khỏi reforming thứ cấp, nó có thể gây quá nhiệt và phá hủy

xúc tác.

2.3. Chuyển hoá CO


CO (Cacbon monoxit) trong khí công nghệ ra khỏi cụm reforming được

chuyển hoá thành CO2 (cacbon dioxit) và hydro theo phản ứng chuyển hoá CO

trong R04204 và R04205

CO + H 2O ↔ CO2 + H 2 + Q

Cân bằng của phản ứng dịch chuyển về phía tạo thành CO 2 khi ở nhiệt độ

thấp và có nhiều hơi nước hơn. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng sẽ tăng nếu nhiệt độ

tăng. Nhiệt độ tối ưu cho phản ứng chuyển hoá phụ thuộc vào hoạt tính của chất

xúc tác và thành phần khí.

Quá trình chuyển hóa được tiến hành trong 2 thiết bị R04204 và R04205

với quá trình làm nguội khí sau mỗi thiết bị.

2.3.2 Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao

Bình chuyển hoá CO nhiệt độ cao R04204 chứa đựng chất xúc tác SK-

201-2, được lắp đặt trong một lớp. Chất xúc tác là hỗn hợp crôm oxit được tăng

cường sắt oxit dưới dạng hạt đường kính 6mm và cao 6mm.

Xúc tác được cung cấp ở trạng thái oxít. Quá trình khử xúc tác được tiến

hành bằng dòng khí công nghệ có chứa H2 trong quá trình khởi động. Xúc tác

SK 201-2 có thể được vận hành ở 320 -5000C.

Xúc tác mới nên được vận hành ở nhiệt độ khí đầu vào khoảng 360 oC.

Sau đó, khi tuổi thọ xúc tác tăng, nhiệt độ vận hành tối ưu cũng tăng theo, nhưng

16




với điều kiện là nhiệt độ đầu ra không vượt quá 4600C, và hoạt tính xúc tác sẽ

giảm từ từ.

Clo và các muối vô cơ là các chất gây ngộ độc xúc tác. Hàm lượng Clotrong khí công nghệ tốt hơn nên dưới 1 ppm. Nhưng xúc tác reforming và

chuyển hóa CO nhiệt độ thấp nhạy cảm hơn và dễ bị ngộ độc, do đó chúng luôn

luôn được loại tới mức thấp nhất dưới giới hạn của xúc tác SK-201-2.

Gia nhiệt bằng hơi nước ngưng tụ không gây nguy hiểm tới xúc tác SK-

201-2. Tuy nhiên khi nhiệt độ của xúc tác giảm tới một giới hạn nào đó nó

không nên tiếp xúc với hơi nước bởi vì điều này có thể làm nát xúc tác.

Do xúc tác đã hoạt hoá có khả năng tự bốc cháy, nó phải được vận chuyển

hết sức cẩn thận trong quá trình dỡ xúc tác.

2.3.3 Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp

Hai chất xúc tác được nạp vào trong bình chuyển hoá CO nhiệt độ thấp.

Lớp trên cùng là chất xúc tác nền Crôm. Xúc tác còn lại là LK-821-2. Chất xúc

tác LK-821-2 chứa oxit đồng, kẽm hoặc nhôm dưới dạng hạt.

Xúc tác được hoạt hóa ở 160-2200C trong vòng tuần hoàn nitơ chứa

khoảng 0.2-2% hydro. Trong quá trình khử xúc tác, oxit đồng phản ứng với H 2

tạo thành đồng nguyên chất.

Xúc tác LK-821-2 có thể được vận hành với khoảng nhiệt độ 170-2500C.

Lưu huỳnh, Clo và Silic là các chất gây ngộ độc xúc tác. Như một ví dụ về sựgiảm hoạt tính của xúc tác do các chất gây ngộ độc xúc tác, hoạt tính xúc tác sẽ

bị giảm tối thiểu bởi 0.2% khối lượng lưu huỳnh hoặc bởi 0.1% Clo.

Xúc tác LK-821-2 không được tiếp xúc với nước trong bất kì điều kiện

nào, điều này sẽ làm phân hủy xúc tác.

Xúc tác có khả năng tự bốc cháy ở trạng thái khử, do đó các biện pháp an

toàn phải được thực hiện trong quá trình tháo dỡ xúc tác.

17




2.4 Công đoạn tách CO2


Hệ thống tách CO2 được dựa trên quá trình MDEA hoạt hoá hai cấp

(công nghệ của BASF). Dung môi được dùng cho quá trình hấp thụ CO2 là

MDEA. Hệ thống công nghệ chính bao gồm một tháp hấp thụ CO 2 hai cấp, một

tháp tách CO2 và hai bình tách flash.

CO2 được tách khỏi khí công nghệ bởi sự hấp thụ trong dung dịchMDEA 40%. Dung dịch MDEA chứa một chất hoạt hóa, chất này sẽ tăng tốc

độ truyền khối CO2 từ pha khí sang pha lỏng, phần còn lại của dung dịch là

nước. Các phản ứng trong quá trình hấp thụ CO2 được miêu tả như sau :

R 3 N + H2O + CO2↔R 3 NH+ + HCO3-

2R 2 NH + CO2↔R 2 NH2+ + R 2 N-COO-

Phản ứng đầu là phản ứng cho amine bậc ba (ví dụ MDEA). Phản ứng

thứ hai là phản ứng cho amine bậc hai (Chất hoạt hóa).

2.4.2 Hấp thụ CO2 khỏi dòng công nghệ

Khí rời khỏi công đoạn chuyển hoá CO có hàm lượng 19,3% mol CO2

(khí khô). Do sự có mặt của hơi nước, khí này cũng chứa một lượng nhiệt đáng

kể có thể thu hồi, chủ yếu là nhiệt ngưng tụ. Lượng nhiệt này được thu hồi ở bộgia nhiệt nước nồi hơi số 2 (E04213), nồi đun tháp stripping CO2 (E04302) và

bộ gia nhiệt nước khử khoáng (E04305). Sau khi nước ngưng tụ quá trình được

tách ra khỏi dòng khí trong bình tách khí cuối cùng S04304, khí này đi vào tháp

hấp thụ CO2 tại nhiệt độ khoảng 700C.

Trong tháp hấp thụ CO2 (C04302), CO2 được tách ra khỏi dòng khí bằng

hấp thụ ngược dòng trong hai cấp. Ở phần dưới của tháp hấp thụ, dung dịchsemilean tái sinh được dùng để hấp thụ phần lớn CO 2. Trong phần trên của tháp

18




này, dung dịch lean tái sinh được dùng để tách CO2 còn lại. Tại đầu ra của tháp

hấp thụ, hàm lượng CO2 trong khí sẽ giảm xuống thấp hơn 500 ppm.

Dung dịch lean đi vào tháp hấp thụ tại nhiệt độ 500

C, dịch semilean 700

Cvà được gia nhiệt đến khoảng 840C bởi các phản ứng hấp thụ toả nhiệt. Diện tích

tiếp xúc lớn giữa khí và chất lỏng được tạo bởi các đệm 2” IMTP SS ở phần

thân tháp (dung dịch semilean) và bởi vòng vật liệu packing 1” IMTP SS ở phần

trên tháp (dung dịch lean). Để ngăn chặn sự thất thoát dung dịch hấp thụ và chất

hoạt hóa cuốn theo khí công nghệ, đỉnh tháp có ba đĩa dạng nắp và một dòng

nước ngưng công nghệ với lưu lượng 700-800 kg/h được dẫn vào, dòng nước

này lấy từ tháp sử lý nước ngưng công nghệ C04701.

2.4.3 Tách CO2 khỏi dòng giàu CO2

Dung dịch giàu CO2 ra khỏi tháp hấp thụ CO2 được giảm áp qua một tuốc

bin thuỷ lực BT04301, tuốc bin này kéo một trong những bơm dịch bán thuần

(bơm P04301A), do vậy, giảm mức tiêu thụ năng lượng một cách đáng kể. Tách

và tái sinh dung dịch giàu CO2 được thực hiện trong hai cấp để đạt được độ tinhkhiết cao của sản phẩm CO2. Trong bình tách cao áp S04302, hầu hết các thành

phần trơ hoà tan được giải phóng tại áp suất khoảng 0,54 Mpag. Dung dịch giàu

CO2 tiếp tục đến bình tách thấp áp S04301, tại đây hầu hết CO 2 được giải phóng

khỏi dung dịch tại áp suất 0,074 Mpag. Cả hai bình tách được nạp đệm dạng

vòng 2” SS pall.

CO2 thoát ra khỏi bình tách thấp áp chứa đầy hơi nước bão hoà tạinhiệt độ khoảng 730C. Hỗn hợp này được làm lạnh xuống 45 0C ở thiết bị trao

đổi nhiệt E04306 và nước ngưng tụ được tách ra khỏi dòng khí CO 2 thành

phẩm trong bình K.O (S04303). CO2 thành phẩm rời khỏi S04303 được đưa

sang phân xưởng urea ở áp suất 0,06 MPag.

Dung dịch ra từ đáy của bình tách thấp áp được chia thành hai dòng.

Phần lớn dung dịch semilean được bơm chia dòng P04301 đưa tới thân tháp

hấp thụ. Phần còn lại được chuyển đến tháp stripper để tách CO 2 bằng bơm19




chia dòng P04303A/B. Trước khi đi vào tháp stripper, dung dịch bán thuần

được gia nhiệt bằng dịch thuần ra từ đáy tháp stripper tại trao đổi nhiệt

E04301.

Trong tháp stripper CO2(C04301), CO2 được tách bằng nhiệt, lượng nhiệt

cấp cho nồi đun tháp stripper được lấy từ dòng khí công nghệ. C04301 được nạp

vòng đệm 2” SS.

Nhiệt độ CO2 bão hoà hơi nước ra khỏi đỉnh tháp giải hấp ở khoảng 98 0C

sẽ đi qua bình tách thấp áp. Hơi nước ngưng tụ sẽ làm tăng nhiệt độ trong bình

tách thấp áp, kết quả là bình tách thấp áp làm việc tốt hơn.

Trước khi được bơm đến đỉnh tháp hấp thụ bằng bơm dung dịch thuần

P04302A/B, dung dịch thuần từ đáy của tháp stripper được làm nguội đến 50 0C

nhờ trao đổi nhiệt E04301, bộ hâm nóng nước mềm E04304 và bộ làm nguội

dung dịch nghèo E04303.

Khí nhả ra từ bình tách cao áp được đưa đến hệ thống khí nhiên liệu

reforming.

2.5 Công đoạn metan hoá


Bước chuẩn bị khí cuối cùng trước khi vào tháp tổng hợp là công đoạn

metan hoá, đây là quá trình mà các cacbon oxit dư sẽ được chuyển hoá thành

metan. Metan đóng vai trò như một khí trơ trong chu trình tổng hợp ammonia.

Ngược lại, các hợp chất chứa oxy như cacbon oxit (CO và CO2) gây ngộ độc đối

với xúc tác tổng hợp NH3.

Quá trình metan hoá xảy ra trong bình metan hoá R04301, và các phản

ứng liên quan là những phản ứng ngược của phản ứng reforming :

CO + 3H2↔ CH4 + H2O + Q

CO2 + 4H2 ↔ CH4 + 2H2O + Q

20




Các đại lượng có tính chất quyết định đến các phản ứng metan hoá là :

hoạt tính của xúc tác, nhiệt độ, áp suất, và hàm lượng hơi nước trong khí

công nghệ.

Nhiệt độ thấp, áp suất cao và hàm lượng hơi nước thấp giúp cho cân

bằng hoá học của phản ứng chuyển về phía hình thành metan.

Khoảng nhiệt độ khuyến cáo 280-4500C, tuy nhiên, các điều kiện cân

bằng là hoàn toàn có lợi. Hoạt tính xúc tác trên thực tế chỉ là một nhân tố xác

định hiệu suất của quá trình metan hoá. Hoạt tính của chất xúc tác tăng khi

tăng nhiệt độ, nhưng tuổi thọ của chất xúc tác lại giảm đi.

2.5.2 Thiết bị metan hoá

Bình metan hoá R04301 có một lớp xúc tác loại PK-7R. Chất xúc tác

PK-7R là loại xúc tác niken chứa khoảng 27% niken.

Phản ứng metan hóa bắt đầu ở nhiệt độ bên dưới 280 0C và dẫn đến

tăng nhiệt độ trong lớp xúc tác. Nhiệt độ tăng phụ thuộc vào hàm lượng CO

và CO2 trong khí công nghệ.

Nhiệt độ đầu vào cần được điều khiển để đảm bảo hàm lượng CO và

CO2 đủ thấp trong khí đầu ra, nhiệt độ đầu vào khoảng 3000C là tốt nhất tại

thời điểm khởi động. Chất xúc tác metan hoá không được phép tiếp xúc với

nhiệt độ lớn hơn 4200C trong một khoảng thời gian dài.

Chất xúc tác rất nhạy cảm với các hợp chất lưu huỳnh và clo. Hơi nướckhông có hydro sẽ oxy hoá chất xúc tác và do đó không được dùng trong quá

trình gia nhiệt, làm lạnh hoặc làm sạch. Hơn nữa, chất xúc tác không được

phép tiếp xúc với hơi nước ngưng tụ vì điều này có thể gây nên sự phân rã

xúc tác.

Hoạt tính xúc tác giảm có thể do nhưng nguyên nhân sau đây:

Già cỗi do nhiệt

21




Ngộ độc dần do những tạp chất trong khí nguyên liệu đầu vào như là

kali, lưu huỳnh, hoặc asen.

Rối loạn chức năng của hệ thống tách CO 2 (bộ phận MDEA) gây nênhậu quả là hàm lượng CO2 cao bất thường gây nên sự gia tăng nhiệt độ cao

trong lớp xúc tác.

Khi tuổi thọ xúc tác cao, nó sẽ mất dần hoạt tính; điều này có thể được

bù trừ bằng cách tăng nhiệt độ.

Quá trình khử chất xúc tác được thực hiện một cách đơn giản bằng

cách gia nhiệt trong khí công nghệ bình thường. Hàm lượng CO và CO 2

trong khí được dùng trong quá trình khử phải ở mức thấp có thể, tốt nhất là

dưới 1% mol CO+CO2 nhằm giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ của lớp xúc tác

2.6 Công đoạn tổng hợp ammonia

2.6.1 Mô tả công đoạn

Quá trình tổng hợp ammonia xảy ra trong bình tổng hợp ammonia

(R04501) theo phản ứng dưới đây:

3H2 + N2↔ 2NH3+ Q

Đây là phản ứng thuận nghịch và chỉ có khoảng 25% nitơ và hydro được chuyển

hoá thành ammonia

Áp suất vận hành bình thường sẽ là 13.73 MPag tại đầu vào tháp tổng hợp

ammonia (áp suất tối đa là 15.2 MPag)

22




Nhiệt độ vận hành bình thường sẽ là trong tháp tổng hợp ammonia khoảng từ

390-4940C đối với lớp xúc tác thứ nhất và 420-464 oC đối với lớp xúc tác thứ hai

và 402-4410C cho lớp thứ 3 trong R04501

2.6.2 Chu trình tổng hợp

K hí tổng hợp đã được làm sạch từ cụm metan hoá được nén đến

khoảng 13 MPag trước khi được đưa vào trong chu trình tổng hợp.

Khí tổng hợp bổ sung (make-up gas) được làm lạnh trong bộ làm lạnh

(chiller) E04509 và được đưa vào trong chu trình tổng hợp giữa thiết bị trao

đổi nhiệt (E04507) và bộ làm lạnh ammonia thứ hai (E04508), sau khi khí

phóng không được loại bỏ tại đầu ra của E04507.

Khí đi ra từ tháp tổng hợp được làm lạnh theo từng bước, trước hết

trong nồi hơi nhiệt thừa E04501từ nhiệt độ khoảng 441 0C xuống 3400C. Tiếp

theo đó, khí được làm lạnh đến khoảng 280-290 0C trong bộ gia nhiệt nước

cấp lò hơi E04502 và trong bộ trao đổi nhiệt nóng E04503, nơi mà khí tổng

hợp được làm lạnh đến 65oC nhờ gia nhiệt khí đầu vào tháp tổng hợp. Khí

tổng hợp sau đó được làm lạnh đến 41 0C trong bộ làm lạnh nước E04504 và

xuống thấp hơn, đến 34-350C trong thiết bị trao đổi nhiệt E04505, được dùng

để gia nhiệt khí đầu vào của tháp tổng hợp.

Quá trình làm lạnh cuối cùng của khí tổng hợp đến –5 0C xảy ra trong

bộ làm lạnh ammonia thứ nhất E04506, thiết bị trao đổi nhiệt E04507, và

cuối cùng là bộ làm lạnh ammonia thứ hai E04508. Ammonia đã ngưng tụ

được tách ra khỏi khí tổng hợp tuần hoàn trong bình tách ammonia S04501.

Từ bình tách, khí được tuần hoàn trở lại đến tháp tổng hợp ammonia thông

qua bộ làm lạnh thứ hai (second cold exchanger), bộ làm lạnh thứ nhất (first

cold exchanger) và cuối cùng, qua bộ trao đổi nhiệt nóng (hot heat

exchanger) đến tháp tổng hợp ammonia nhờ máy nén tuần hoàn, là một phần

của máy nén khí tổng hợp (K04431). Ammonia lỏng được đưa tới bình giảm

áp S04502 nơi áp suất được giảm xuống 2.55 MPag.23




Khí make-up đi vào chu trình tổng hợp có hàm lượng nước ở trạng thái

bão hoà và chứa đựng dấu vết cacbon monoxit và cacbon dioxit.

Nồng độ hơi nước trong khí make-up là khoảng 200 ppm.Nó sẽ đượctách nhờ sự hấp thụ vào trong ammonia ngưng tụ.Cacbon dioxit trong khí

make-up sẽ phản ứng với cả hai ammonia lỏng và khí, hình thành ammoni

cacbamat.

2NH3 + CO2↔ NH4-CO-NH2

Cacbamat hình thành sau đó hoà tan vào trong ammonia ngưng tụ. Cacbon

monoxit chỉ hoà tan rất ít trong ammonia, do đó, nó sẽ đi qua máy nén tuần hoànđến tháp tổng hợp ammonia, nơi mà nó bị hydro hoá thành nước và metan

(tương tự quá trình metan hoá). Do các hợp chất chứa oxy làm giảm hoạt tính

của chất xúc tác tổng hợp ammonia, hàm lượng cacbon monoxit trong khí make-

up phải được duy trì ở mức thấp nhất có thể.

2.6.3 Tháp tổng hợp Ammonia R04501

* Nguyên lý hoạt động của tháp tổng hợp ammonia:

Hầu hết khí tổng hợp tuần hoàn lại(A) được đưa vào tháp tổng hợp thông

qua đầu vào chính tại đáy của vỏ chịu áp suất. Khí đi lên phía trên qua không

gian hình khuyên giữa vỏ xúc tác và vỏ chịu áp. Điều này giúp làm lạnh vỏ

áp suất và nhiệt độ thiết kế của vỏ được giảm đi. Sau đó khí đi vào đáy của

các ống trong bộ trao đổi nhiệt trung gian thứ nhất thông qua các ống trungtâm của bộ trao đổi nhiệt 1 và qua các ống đi lên phía trên do đó làm lạnh khí

đi ra khỏi lớp xúc tác thứ nhất tới nhiệt độ đầu vào lớp xúc tác thứ 2.

Một phần khác của khí tổng hợp(C) được đưa vào tại đỉnh của tháp

tổng hợp như một dòng khí làm mát. Tại đỉnh của tháp , dòng khí này trộn

với khí đi ra từ ống của các bộ trao đổi nhiệt trung gian 1 để giữ nhiệt độ đầu

vào lớp xúc tác thứ nhất vào khoảng 390 0C. Sau khi trộn, dòng khí này chảy

24




tới các khoang giữa lớp xúc tác thứ nhất và vỏ đựng xúc tác.Từ các khoang

này khí tổng hợp đi qua lớp xúc tác thứ nhất qua vách dẫn đi về khoang giữa

lớp xúc tác thứ nhất và bộ trao đổi nhiệt trung gian thứ nhất. Sự phân phối

đồng đều khí tổng hợp qua lớp xúc tác được đảm bảo bằng các lỗ đục trong

khoang. Dòng khí đi ra khỏi lớp xúc tác thứ nhất có nhiệt độ vào khoảng

4940C đi qua phần vỏ của bộ trao đổi nhiệt trung gian thứ nhất được làm lạnh

tới nhiệt độ 4200C đi vào lớp xúc tác thứ 2.

Từ thiết bị trao đổi nhiệt thứ nhất khí tổng hợp được đưa tới lớp xúc

tác thứ 2 thông qua các khoang quanh lớp xúc tác. Dòng khí đi ra khỏi lớp

xúc tác thứ 2 có nhiệt độ khoảng 464 0C được làm lạnh bởi một phần khác khí

tổng hợp(B) được đưa vào tháp tổng hợp tại đáy tháp đi qua ống dẫn trung

tâm tới các ống của bộ trao đổi nhiệt trung gian thứ 2. Phần khí tổng hợp

này qua các ống đi lên phía trên làm lạnh khí đi ra khỏi lớp xúc tác thứ 2 tới

nhiệt độ 4020C và đi vào lớp xúc tác thứ 3.

Giữa lớp xúc tác thứ 2 và lớp xúc tác thứ 3 thông nhau bằng các váchdẫn, sự phân phối khí đồng đều được đảm bảo bằng các lỗ đục hợp lý trên

vách của lớp xúc tác.

Khí(D) đi ra lớp xúc tác thứ 3 có nhiệt độ 4410C qua các lỗ đục vào

ống trung tâm và đi ra khỏi tháp tổng hợp đi qua nồi hơi nhiệt thừa E04501.

25




1-Vỏ tháp; 2- Lớp xúc tác 1; 3- Ông tuần hoàn trung tâm; 4- Lớp xúc tác 2

5- Lớp xúc tác 3; 6- Thiết trao đổi nhiêt 1; 7- Thiết bị trao đổi nhiêt 2;

A,B,C- khí tổng hợp, D khí tổng hơp đi ra khỏi tháp tổng hợp

Hình 3 tháp tổng hợp NH 3

26




* Xúc tác:

Chất xúc tác tổng hợp ammonia KM1/KM1R được tăng cường bởi xúctác sắt, chứa đựng một lượng nhỏ oxit không khử được. Kích thước hạt xúc

tác là khoảng 1,5-3 mm.

Các yếu tố ảnh hưởng tới xúc tác:

- Các hợp chất lưu huỳnh, clo và photpho là cực kỳ độc và gây ra sự giảm

hoạt tính vĩnh viễn.

- Tất cả các hợp chất chứa oxy, như H2O, CO, CO2 là chất gây ngộ độc

đến chất xúc tác, một lượng nhỏ của những chất này khiến cho hoạt tính của

chất xúc tác giảm đáng kể do sự oxy hoá.

- Hoạt tính xúc tác giảm từ từ trong quá trình vận hành. Tốc độ giảm hoạt

tính bị ảnh hưởng bởi các điều kiện vận hành trên thực tế, đáng kể nhất là nhiệt

độ của lớp xúc tác và nồng độ của các chất gây ngộ độc xúc tác trong khí tổng

hợp tại đầu vào của bình tổng hợp.

- Kích thước hạt nhỏ đảm bảo hoạt tính xúc tác tổng cộng cao.

Hơn nữa, dòng phát tán (radial flow) của tháp tổng hợp cho phép sử dụng

những hạt xúc tác nhỏ mà không tạo ra độ chênh áp lớn.

- Chất xúc tác KM1R đã qua tiền khử được làm bền (về hoá học) trong

quá trình sản xuất nhờ việc oxy hoá bề mặt xúc tác. Chất xúc tác đã qua oxy

hoá một phần chứa khoảng 2% khối lượng oxy. Sự làm bền khiến cho chất

xúc tác KM1R không tự bốc cháy ở nhiệt độ 90-1000C, nhưng cao hơn

1000C, chất xúc tác sẽ phản ứng với oxy và nóng lên một cách tự phát.

•Chú ý:

- Chất xúc tác được hoạt hoá nhờ sự khử sắt oxit bề mặt sang sắt tự do

với hình thành nước. Sự khử được thực hiện với khí tổng hợp tuần hoàn.Khoảng nhiệt độ cần thiết đạt được nhờ bộ gia nhiệt khởi động (F04501).

27




- Việc sử dụng khí tổng hợp với tỉ lệ hydro/nitơ gần với 3/1 cho quá

trình hoạt hoá KM1/KM1R có hai lợi thế. Lợi thế thứ nhất là quá trình sản

xuất ammonia được bắt đầu sớm. Nhiệt phản ứng được tạo ra cho phép tốc

độ tuần hoàn khí nhanh hơn, điều này giúp khử phần còn lại của chất xúc tác.

Lợi thế thứ hai là nước được hình thành bởi sự khử được tách khỏi khí tuần

hoàn, vì nước hoà tan trong ammonia lỏng và rời khỏi chu trình tổng hợp với

ammonia lỏng trong bình tách ammonia. Điều này là quan trọng vì nước là

chất gây ngộ độc chất xúc tác.

- Mặc dù KM1/KM1R có thể được sử dụng trong khoảng nhiệt độ từ

530-5500C, cần chú ý rằng nhiệt độ vận hành càng thấp, hoạt tính của chất

xúc tác giảm chậm hơn và do đó tuổi thọ của chất xúc tác được kéo dài lâu

hơn. Nhiệt độ chất xúc tác thấp nhất có thể cần được duy trì, đặc biệt trong

lớp xúc tác thứ hai mà lớp này xác định sự chuyển hoá tổng cộng.

- Một số ảnh hưởng giảm hoạt tính chỉ có tính chất tạm thời, chất xúc

tác đạt trở lại hoạt tính của chúng khi khí tổng hợp hoàn toàn không chứaoxy trở lại. Nhưng nồng độ cao các hợp chất chứa oxy tại đầu vào của bình

tổng hợp, ngay cả khi chỉ trong một thời gian ngắn, là cần phải tránh vì sẽ

làm giảm hoạt tính xúc tác vĩnh viễn.

*Tỉ lệ Hydro/nitơ

Trong phản ứng tổng hợp ammonia, cứ ba thể tích hydro phản ứng với

một thể tích nitơ để tạo thành hai thể tích ammonia.

Một ít hydro và nitơ được tách khỏi chu trình tổng hợp theo dòng khí

phóng không, và một lượng nhỏ hoà tan trong ammonia lỏng thành phẩm.

Tuy nhiên, đó chỉ là một lượng nhỏ so sánh với lượng hydro và nitơ đã tham

gia phản ứng trước đó. Do đó, theo phương trình phản ứng tổng hợp, sự sai

lệch không đáng kể của tỉ lệ H 2/N2 trong khí make-up sẽ dẫn đến một sự thay

đổi lớn tỉ lệ H2/N2 của khí tổng hợp tuần hoàn. Tỉ lệ H2/N2 của khí make-up

sau khi thêm hydro thu hồi được từ bộ phận thu hồi hydro, do đó cần ở mức28




gần với 3,0.

Tỉ lệ H2/N2 trong chu trình tổng hợp cần được duy trì ở mức ổn định có

thể. Tỉ lệ này được kiểm soát bởi tỉ lệ H 2 /N2 trong khí make-up, điều đó phảiđược điều chỉnh nhằm đạt được tỉ lệ thích hợp trong khí tổng hợp tuần hoàn.

Cần chú ý rằng, thành phần của khí tổng hợp sẽ chỉ thay đổi một cách chậm

chạp trong khi có một sự thay đổi trong khí make-up được thực hiện, do vậy,

hệ thống cần một thời gian đủ lâu để thiết lập một cân bằng mới trước khi

một sự điều chỉnh khác được tiến hành

2.4.6 Các khí trơ/khí phóng không

Khí make-up chứa đựng một lượng nhỏ argon và metan. Những khí

này là trơ khi đi qua tháp tổng hợp mà không làm thay đổi về mặt hoá học.

Những khí trơ này sẽ tích tụ trong chu trình tổng hợp, và nồng độ của những

khí này sẽ tăng dần trong khí tổng hợp tuần hoàn. Mức độ khí trơ trong chu

trình tổng hợp sẽ tăng lên cho đến khi lượng khí trơ đưa vào chu trình tổng

hợp trong khí make-up bằng với lượng khí trơ được tách ra khỏi chu trìnhtổng hợp.

Một vài khí trơ hoà tan trong sản phẩm lỏng sẽ được tách khỏi khí tổng

hợp trong bình tách ammonia. Lượng khí trơ rời khỏi chu trình bằng cách

này tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần của các khí trơ. Lượng này giải thích

tại sao chỉ một phần nhỏ khí trơ rời khỏi chu trình tổng hợp: hầu hết được

tách ra nhờ dòng khí phóng không.

Do nhiệt độ thấp tại đầu ra của bộ làm lạnh thứ hai (second cold

exchanger), áp suất riêng phần của ammonia trong pha khí là thấp; do đó, chỉ

một lượng ammonia không đáng kể sẽ được tách cùng với khí phóng không.

Khí phóng không được làm lạnh hơn trong bộ làm lạnh khí phóng không

(E04514), để ngưng tụ ammonia, được tách trong bình tách khí phóng không

S04514. Ammonia lỏng sau đó được đưa trở về bình tách ammonia S04501

và phần khí được đưa đến tháp hấp thụ khí phóng không C04551.29




2.7 Công đoạn thu hồi ammonia

Lưu lượng dòng purge gas đến tháp hấp thụ (C04551) được xác định sao

cho lượng khí trơ trong vòng tổng hợp là ổn định, ở điều kiện vận hành bìnhthường khoảng 23083Nm3/h (04FIC-5011).

Áp suất trong tháp hấp thụ purge gas bình thường khoảng 12.3 MPag.

Trong tháp được lắp đặt đồng hồ đo chênh áp (04PDI-5041) để theo dõi hiện

tượng ngập lụt.

Dòng lean tới đỉnh của C04551 phải đủ lớn để giữ hàm lượng ammonia

rời khỏi tháp nhỏ hơn 50 ppm. Dòng này bình thường khoảng 3581 Kg/h (04FI-

5041) và nên được duy trì ngay khi vận hành ở tải thấp. Theo dõi quá trình làm

việc của tháp bằng phân tích mẫu tại 04AP-5541 & 04AI-5541.

Áp suất trong tháp hấp thụ off-gas (C04552) phải đủ thấp để cho phép

inert vent gas đi vào tháp. Áp suất vận hành bình thường khoảng 1.67 MPag.

Trong tháp được lắp đặt đồng hồ đo chênh áp (04PDI-5044) để theo dõi hiện

tượng ngập lụt.

Dòng lean hấp thụ trên đỉnh của C04552 phải đủ lớn để giữ hàm lượng

ammonia rời khỏi tháp <200 ppm. Dòng này bình thường khoảng 654-1043

Kg/h (04FIC-5042) và nên duy trì dòng này ngay khi vận hành ở tải thấp. Theo

dõi quá trình làm việc của tháp bằng phân tích mẫu tại 04AP-5544.

Ammonia trong trong dịch giàu ammonia được thu hồi trong tháp chưng

cất (C04553). Một phần dịch ngưng tụ (chứa 99% ammonia) được hồi lưu lại

đỉnh tháp chưng để điều khiển nhiệt độ (04TIC-5088). Bình thường nhiệt độ

đỉnh tháp khoảng 850C.

Phần dung dịch ammonia còn lại được lấy ra ngoài như dòng sản phẩm

thông qua bộ điều khiển mức (04LIC-5053) ở bình ammonia OH (S04551). Bộ

điều khiển sẽ kiểm soát toàn bộ cân bằng vật chất trong công đoạn thu hồiammonia.

30




Nồi đun sôi đáy (E04553) của tháp chưng cất được gia nhiệt bằng hơi

trung áp (HP). Lượng hơi nước được dùng trong nồi đun (04FIC-5053) sẽ xác

định độ tinh khiết của dung dịch lean rời khỏi đáy tháp và nó cũng quan trọng

đối với hiệu quả hấp thụ. Bình thường lưu lượng hơi là khoảng 2438-2602 kg/h.

Do nước bị mất mát theo sản phẩm ammonia và khí tinh chế, nên hàm lượng

nước trong hệ thống sẽ giảm từ từ. Cho nên, cần phải bổ sung nước thường

xuyên vào hệ thống thông qua van nối giữa đường hơi nước với đường hơi thoát

ra khỏi E04553.

31




Chương III AN TOÀN LAO ĐỘNG

I. Những điểm chú ý chung.

- Đầu tiên quy tắc an toàn tại chỗ nên đăt ra như sau: Bổ sung quy định

chung về bảo vệ con người khỏi máy móc chuyển động, thiết bị điện, các bề mặt

nóng và nguy cơ rơi ngã.

- Nhà máy bao gồm đường ống thiết bị chứa nước, hơi và khí ở nhiệt độ và

áp suất cao. Ví dụ việc bảo vệ con người khỏi sự cháy gây ra bởi những chất này

nên được cấp ở nơi mà chúng có thể được phóng không.

- Sử dụng và lưu trữ các vật chất dễ cháy tại hiện trường đều nên tránh.- Các loại thiết bị dập lửa bằng tay, các vòi phun dập lửa khẩn cấp hoặc dạng

trải thảm nên được lắp đặt theo thiết bị và có hướng dẫn sử dụng thích đáng.

Những thiết bị dập lửa nên dùng để dập những đám cháy nhỏ còn vòi phun được

dùng cho những đám cháy gây ra bởi lửa, nhiệt hay hoá chất. Thảm dập lửa có

thể được dùng dập lửa trên quần áo; người bị cháy đòi hỏi phải đứng dưới vòi

phun càng nhanh càng tốt.- Nếu đó là một đám cháy, bình thường dùng nước để giữ vùng lạnh bao

quanh cho đến khi sự rò rỉ gây ra đám cháy được tìm thấy và cô lập. Nếu đám

cháy được dập trước khi rò rỉ được cô lập, nó có thể tạo nên một mối nguy về

nổ.

- Vòi nước rửa mặt phải được đặt nơi cần thiết.

- Chức năng cửa các thiết bị an toàn, vòi phun và vòi rửa mắt nên được kiểmtra định kỳ.

- Nếu một người bị ngất do độc, người này nên được di chuyển ra khỏi vùng

có độc và tiến hành hô hấp nhân tạo.

- Hút thuốc nên được ngăn cấm. Tất cả việc sinh ra tia lửa đều nên tránh ở

nơi có khí cháy nổ.

Công việc hàn cắt chỉ nên cho phép khi đã cân nhắc và đánh giá rủi ro.

32




II. Quy trình an toàn cho quá trình vận hành và bảo dưỡng chung

- Quy trình vận hành và bảo dưỡng sẽ vô dụng nếu con người không được

đào tạo thích hợp trong công việc thực thi công việc của họ.

- Người giám sát trong nhiệm vụ như đào tạo nên có kinh nghiệm bản

thân tương ứng, thích hợp ở những nhà máy tương tự và sử dụng những vật chất

tương tự.

- Hướng dẫn hiện hành trong đó không có khí, hơi, lỏng hay hoá chất

trong môi trường hoặc trên nền đất xung quanh nhà máy.

- Nếu một địa điểm rò rỉ phát triển thì nên dừng máy và sửa chữa.

2.1 Thiết bị bảo vệ cá nhân.

- Thiết bị bảo vệ cá nhân không phải là một vật thay thế cho điều kiện

làm việc an toàn. Không gian thông thoáng thích hợp và cách quản lý sắt đặt

thông minh của con người vận hành là cơ bản để ngăn ngừa tai nạn.

- Khi thiết bị bảo vệ là cần thiết, nó phải thích hợp, thiết bị được chọn

phải phù hợp với mục đích và người sử dụng thiết bị bảo vệ phải biết rõ nó.

- Các thiết bị bảo vệ cho an toàn của con người phải giữ trong điều kiện

làm việc tốt ở mọi lúc.

- Cần thiết phải thường xuyên kiểm tra và sử chữa ngay lập tức nếu phát

hiện hư hỏng.

2.2 Bảo vệ hô hấp

Tất cả các chất khí không phải không khí thì có hại đối với con người

khi hít vào với nồng độ đủ.Các khí độc có thể phân chia như khả năng làm ngạt và kích thích của

chúng. Những chất khí gây ngạt có thể gây tử vong bởi sự thay thế không khí

trong phổi hay phản ứng với chất vận chuyển oxy trong máu.

Hydro sulphide, carbon monoxide, khói, những chất khí kích thích có thể

gây bị thương hoặc tử vong không chỉ bởi ngạt nhưng cũng bởi cả bỏng bên

trong và bên ngoài cơ thể. Ví dụ: Clo, sulphur dioxide (S2O), hydro floride.Để bảo vệ mình với những khí có hại, người vận hành nên:

33




- Thực hiện việc kiểm tra cấp phép đối với các điều kiện khí trong môi

trường (bồn bể,...).

- Tránh vào không gian hạn chế khi chưa được purpe và kiểm tra.

- Tránh ghé mặt và mở hơi thoát khí sẽ bị thổi vào mặt.

- Cung cấp hệ thống thông gió.

- Đeo đúng loại mặt nạ khí.

• Bình oxy và mặt nạ

• Loại mặt nạ hộp

•

Mặt nạ ống khí

2.3 Bảo vệ thân thểĐể giới hạn khả năng có thể xảy ra của các mối nguy, người vận hành

phải mang thiết bị bảo vệ thích hợp như sau:

Bảo vệ đầu: Mang mũ cứng bất cứ khi nào làm việc trong nhà máy.

Bảo vệ mắt: trong khi thổi hay rửa một đường ống bằng không khí, hơi

nước hay khí trơ , tất cả người vận hành và người giám sát phải mang kính bảohộ hoặc thiết bị an toàn khác. Kính bảo hộ phải vừa để ngăn không bị bắn vào

mắt.

Bảo vệ tai: Trong vài khư vực của nhà máy cần bảo vệ tai thoải mái và an

toàn, có thể là dạng nút tai hay cái chụp tai được cung cấp riêng lẻ hay hoặc gần

kề khu vực có độ ồn cao.

Bảo vệ chân: Giày cứng tốt nhất là da, được bọc thép ở mũi giầy. Khi cầnthiết, ủng bằng vật liệu chống hoá chất cũng có thể được mang như giày an toàn.

Bảo vệ da và tay: Trang phục được làm bằng cao su tổng hợp hay những

vật liệu đã được phê duyệt khác khi cần thiết phải bảo vệ toàn thân. Găng tay

được làm từ cao su tổng hợp hoặc từ vật liệu đã được phê duyệt khác nên được

đeo để bảo vệ tay.

34




III. Phòng và chống cháy

3.1 Ngăn ngừa

Bảo vệ khỏi cháy tốt nhất là ngăn ngừa những điều kiện có thể dẫn tới

cháy. Có 3 thành phần tạo nên sự cháy là: Vật liệu cháy, không khí (oxy) và

nguồn nhiệt.

Những chất khí và chất lỏng dễ cháy không được hiện diện trong khu vực

công nghệ.

Tất cả rò rỉ phải được dừng ngay lập tức. Khi không thể, tất cả các cách

để ngăn ngừa sự lan rộng phải được áp dụng.

Nguồn lửa phải được loại bỏ khỏi khu vực công nghệ.

Không khí (oxy) có thể được loại trừ bằng việc trao đổi bằng hơi nước

hoặc Nitơ.

Một đám cháy luôn là mối nguy đối với con người và luôn luôn dẫn tới

nguy hiểm cho thiết bị.

Những nguồn sinh lửa là:

- Ngọn lửa hở.

- Công việc sinh nhiệt (hàn, cắt,…).

- Thiết bị điện hở.

- Xe cộ.

- Bề mặt kim loại quá nhiệt.

- Sự tích điện.

Hút thuốc cũng như mang diêm và hộp quẹt là bị cấm. Những công việc tạo ra nhiệt như hàn, cắt, mài, bào,…Chỉ có thể thực

hiện trong khu vực công nghệ sau khi đã được cấp phép với quy trình đặc biệt và

thực hiện cảnh báo. Đèn pin di động và diesel chỉ được phép vận hành trong khu

vực công nghệ sau khi có giấy cấp phép từ trưởng ca.

Những sự tràn và rò rỉ là những nguồn cháy không mong muốn trong khu

vực công nghệ.Phải thường xuyên kiểm tra để phát hiện rò rỉ và chống tràn.

35




3.2 Cứa hỏa

- Trong nhiều trường hợp người vận hành có thề ngăn ngừa những đám

cháy lớn bằng việc dập những ngọn lửa nhỏ khi chúng mới chớm. Cho mục nàythì thiết bị cứa hỏa được đặt chiến lược trong khu vực công nghệ.

- Thiết bị cứu hỏa gồm:

-Những điều kiện tĩnh bao gồm: Vòi nước được nối với hệ thống nước

cứu hỏa và những thiết bị thổi hơi nước.

- Những điều kiện di động bao gồm: Xe cứu hỏa và thiết bị dập lửa.

- Để dập tắt một đám cháy trong thiết bị điện (công tắc, biến thế, động cơ,

…) chỉ được dùng cacbon dioxide và những dụng cụ dập tắt điện dạng khô.

- Không bao giờ được dùng nước, hơi nước hoặc bọt cho những đám cháy

điện. Những đám cháy dầu lớn được dập tắt bằng hệ thống cứu hỏa nhà máy

dùng nước và bọt.

- Trong trường hợp có đám cháy cần thiết phải bảo vệ con người. Phải

cung cấp đầy đủ và sẳn sằng thiết bị bảo vệ trong khu vực công nghệ. Mền trùm

lửa được dùng để dập tắt cháy quần áo.

- Mũ bảo vệ và mắt kính luôn luôn cần thiết.

- Tất cả người vận hành phải biết thấu đáo vị trí của thiết bị dập lữa di

động, ống hơi, vòi, ống nước và thiết bị bảo vệ. Người vận hành phải biết khi

nào và áp dụng thế nào các thiết bị dập lửa di động. Họ cũng phải biết sử dụng

ống nước, bình bọt, các ống phun màng nước,…

- Khi đám cháy xảy ra, người vận hành phải dập tắt nó ngay lập tức bằng

việc sử dụng thiết bị dập lửa, hơi nước hay nước và kích hoạt báo động cháy.

- Trong trường hợp đám cháy lớn được gây ra bởi hóa chất, người vận

hành phải:

a) Cô lập lửa và ngừng máy thiết bị đó.

b) Dập lửa

36




37




KẾT LUẬN

Được tìm hiểu về xưởng Amonia chúng tôi có được rất nhiều thực tế một số

thiết bị và quá trình mà chúng tôi đã được học ở bộ môn quá trình và thiết bịtrong công nghệ hóa học như: Các thiết bị phản ứng, thiết bị trao đổi nhiệt, các

tháp chưng luyện, bơm, quạt, máy nén, lò đốt. . . Ngoài ra chúng tôi còn cảm

nhận được rất nhiều điều bổ ích nữa là biết được một phần công việc và nội quy

và bảo vệ an toàn cho mình và nhà máy mà chúng tôi sẽ làm sau khi ra trường.

Đây thực sự là môi trường tốt cho những sinh viên công nghệ hóa học đặc biệt là

chuyên ngành hóa dầu được tìm hiểu thực tế về ngành học của mình.

Thực tập thực tế là một hoạt động rất cần thiết cho sinh viện, đặc biệt là với

các sinh viên ngành kĩ thuật. Bởi vì môn học tạo điều kiện cho sinh viên được

thực tế về môn học và chuyên ngành mà mình sẽ theo học sau khi ra trường. Tuy

nhiên, thời gian thực tập rất ít nên tạo ra không ít khó khăn cho sinh viên. Chính

điều đó chúng tôi hy vọng trong thời gian tới kính mong khoa hóa học và công

nghệ thực phẩm sẽ tạo điều kiện cho sinh viên chúng tôi được đi thực tế tại các

nhà máy nhiều hơn để tiếp thu được nhiều kiến thức thực tế hơn sau thời gian

học lý thuyết các môn học ở trường.

38




TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Hướng dẫn vân hành phân xưởng Ammonia - Nhà máy Đạm Cà Mau.37-57

Phân xưởng Amoni Cà Mau

Documents