Tài liệu Báo cáo thực tập tốt nghiệp phân xưởng amoniac - nhà máy đạm phú mỹ

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ CHƯƠNG I ..................................................................................................................... 4 GIỚI THỆU VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ ................................................................. 4 1.1. 1.2. Lịch sử hình thành Nhà máy Đạm Phú Mỹ: ............................................................................. 4 Tổng quan về Nhà máy Đạm Phú Mỹ: ...................................................................................... 5 CHƯƠNG II.................................................................................................................. 10 TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM AMONIAC................................................................. 10 2.1. Tính chất của Amoniac: .......................................................................................................... 10 2.2. Ứng dụng của Amonia: ....................................................................................................... 12 CHƯƠNG III ................................................................................................................ 14 PHÂN XƯỞNG AMONIAC ......................................................................................... 14 3.1. Vị trí của phân xưởng Amonia: ............................................................................................... 14 3.2. Mục đích của phân xưởng Amonia: ........................................................................................ 14 3.3. Sơ đồ tổng thể về Dây chuyền Công nghệ của phân xưởng Amonia: ..................................... 14 3.4. Nguồn nguyên liệu, sản phẩm và nhiên liệu cho phân xưởng: ............................................... 15 3.4.1. Nguyên liệu cho quá trình tổng hợp: ............................................................................... 15 b. Các nguồn nguyên liệu phụ trợ khác:........................................................................................ 16 3.4.3. Nguồn nhiên liệu: ............................................................................................................ 16 CHƯƠNG IV ................................................................................................................ 18 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG AMONIAC ................................. 18 4.1. CÔNG ĐOẠN KHỬ LƯU HUỲNH KHÍ CÔNG NGHỆ (HYDRODESULFUIATION): .. 18 4.1.1 Tổng quát Công nghệ: ......................................................................................................... 18 4.1.2. Công đoạn Hydro hoá (Hydrogenation): ........................................................................... 18 4.1.3. Công đoạn hấp phụ H2S:................................................................................................... 20 4.1.4. Sơ đồ PFD và thuyết trình Công nghệ:.............................................................................. 21 4.1.5. Xử lý các sự cố trong vận hành: ........................................................................................ 26 4.2. CÔNG ĐOẠN REFORMING: ................................................................................................. 26 4.2.1. Mục đích và mô tả Công nghệ: ........................................................................................ 26 4.2.2. Mô tả thiết bị chính:......................................................................................................... 28 4.2.3. Reformer sơ cấp (PRIMARY REFORMER): .................................................................. 29 4.2.4. Quá trình Reforming thứ cấp (SECONDARY REFORMER): ........................................ 31 4.2.5. Xử lý những trường hợp không bình thường: ................................................................. 34 Các tình huống không bình thưòng của các đầu đốt: ............................................................................. 34 4.3. CÔNG ĐOẠN CHUYỂN HOÁ CO: ........................................................................................ 36 4.3.1. Mục đích và lý thuyết của quá trình: ............................................................................... 36 4.3.2. Mô tả công nghệ tổng quát: .............................................................................................. 36 4.3.7. Xử lý các trường hợp không bình thường ........................................................................... 41 4.4. CÔNG ĐOẠN TÁCH CO2 : .................................................................................................. 42 4.4.3. Mô tả thiết bị ........................................................................................................................ 42 4.4.4. Chỉ tiêu công nghệ:.............................................................................................................. 48 4.4.6. Xử lý những trường hợp không bình thường ...................................................................... 51 a. Nồng độ CO2 ra tháp hấp thụ tăng: ........................................................................................ 51 b. Sự tạo bọt:................................................................................................................................ 52 c. Mất dịch MDEA: ..................................................................................................................... 52 d. Sự ăn mòn: .............................................................................................................................. 52 4.5.3. Mô tả thiết bị:....................................................................................................................... 53 4.6. CÔNG ĐOẠN TỔNG HỢP AMONIAC: ............................................................................. 56 SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 1 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ 4.6.2. Mô tả thiết bị: ................................................................................................. 57 c. Tỉ lệ Hydro/ Nitơ: ................................................................................................... 60 4.6.6. Chỉ tiêu công nghệ ......................................................................................... 65 4.6.7. Xử lý những trường hợp không bình thường: ..................................................................... 67 LỜI KẾT...................................................................................................................... 79 SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 2 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ LỜI NÓI ĐẦU Đối với một nước nông nghiệp như Việt Nam, việc cung ứng các sản phẩm như phân bón, thuốc trừ sâu,…phục vụ cho việc sản xuất nông nghiệp là vô cùng quan trọng. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc sử dụng nguồn khí thiên nhiên (Natural Gas) để sản xuất phân đạm đang được áp dụng rất rộng rãi. Với trữ lượng nguồn khí khá dồi dào, cùng với nhu cầu phân bón ngày càng tăng, Đảng và Nhà nước ta đã sớm xác định việc xây dựng và phát triển các cụm dự án Khí – Điện – Đạm. Trong năm 2010, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn dự báo nhu cầu phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp ước khoảng 8,9– 9,1 triệu tấn. Tuy nhiên, sản lượng phân bón sản xuất trong nước mới đạt khoảng 5,6 triệu tấn. Nhà máy đạm Phú Mỹ là nhà máy phân bón lớn và hiện đại đầu tiên của Tổng công ty dầu khí Việt nam, đảm bảo sự ổn định và chủ trương cung cấp phân đạm cho phát triển nông nghiệp, góp phần quan trọng đảm bảo an ninh lương thực, thực hiện công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Nhà máy Đạm Phú Mỹ thuộc Tổng công ty Phân bón và Hóa chất Dầu khí, sử dụng công nghệ của hãng Haldor Topsoe của Đan Mạch để sản xuất khí Amoniac và công nghệ của hãng Snamprogetti của Italya để sản xuất phân Urê. Đây là các công nghệ hàng đầu trên thế giới về sản xuất phân đạm với dây chuyền khép kín, nguyên liệu chính đầu vào là khí thiên nhiên, không khí, đầu ra là Ammoniac và Urê. Chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tự tạo điện năng và hơi nước giúp nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất kể cả khi lưới điện quốc gia có sự cố hoặc không đủ điện cung cấp. Nhiệm vụ của em trong đợt thực tập này: tìm hiểu về an toàn lao động và công nghệ của phân xưởng amoniac trực thuộc Tổng công ty phân đạm và hóa chất dầu khí - Nhà máy đạm Phú Mỹ. Thời gian thực tập tại nhà máy từ ngày 08/10/2012 đến ngày 08/11/2012, em đã nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình từ phía nhà trường và đơn vị hướng dẫn thực tập. Chúng em xin chân thành cảm ơn anh chị công nhân viên và ban lãnh đạo nhà máy đã tạo điều kiện để chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Trong quá trình hoàn thành báo cáo, với vốn kiến thức còn hạn chế nên báo cáo trình bày không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự quan tâm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn đọc để bài báo cáo thực tập tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn. Phú Mỹ, ngày 25 tháng 10 năm 2012 Sinh viên thực hiện SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 3 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ CHƯƠNG I GIỚI THỆU VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ 1.1. Lịch sử hình thành Nhà máy Đạm Phú Mỹ: Đối với bất kỳ một quốc gia nào, nền Nông nghiệp luôn đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế. Một nền Nông nghiệp phát triển, không những cung cấp lương thực, thực phẩm phục vụ con người, mà còn cung cấp các nguồn nguyên liệu quan trọng cho ngành Công nghiệp như: mía (đường), cà phê, hồ tiêu (chế biến xuất khẩu), sắn (chế biến bột ngọt),.... Đối với Việt Nam chúng ta, khi mà gần 65% dân số hiện đang sống dựa vào ngành Nông nghiệp, và đặc biệt, thế giới biết đến Việt Nam như là một cường quốc Nông nghiệp ở Châu Á, khi chúng ta có rất nhiều mặt hàng nông nghiệp xuất khẩu hàng đầu, điển hình có thể kể ra như lúa gạo, cà phê, cao su, hồ tiêu,…thì việc cung cấp các trang thiết bị, vật tư, phân bón phục vụ bà con nông dân, phục vụ sản xuất nông nghiệp trở nên vô cùng quan trọng. Thật là nghịch lý, khi chúng ta có những điều kiện thuận lợi để canh tác nông nghiệp, con người Việt Nam nổi tiếng cần cù, chăm chỉ, nhưng nền Nông nghiệp chúng ta lại chậm phát triển so với các nước bạn xung quanh như: Thái Lan, Philippine, Malaysia,…Một trong những nguyên nhân có thể kể đến là do nền công nghiệp Hoá chất phục vụ cho Nông nghiệp của chúng ta chưa phát triển; để phục vụ nhu cầu trong nước, chúng ta phải nhập khẩu phân bón, thuốc trừ sâu, hoá chất xử lý,…Đồng bằng sông Cửu Long, vựa lúa của cả nước, có thời, phải nhập khẩu 100% phân bón từ Thái Lan, Trung Quốc để phục vụ sản xuất nông nghiệp. Nhận thấy sự bất cập đó, cũng như để khai thác nguồn khí tài nguyên vô giá ở các mỏ khí ngoài Biển Đông, Đảng và Nhà nước ta đã đưa ra các chủ trương, chính sách, dự án với mục đích là tận dụng nguồn khí thiên nhiên ở các mỏ Bạch Hổ, Trũng Cửu Long, Nam Côn Sơn để sản xuất phân bón, trong đó, quan trọng là phân Urea. Và dự án xây dựng Nhà máy Đạm Phú Mỹ ra đời từ đó, Nhà máy là một trong những khâu quan trọng nhất trong chương trình Khí – Điện – Đạm, bên cạnh Nhà máy Đạm Cà Mau. Nhà máy Đạm Phú Mỹ là nhà máy phân bón lớn và hiện đại đầu tiên của Tổng công ty dầu khí Việt Nam, nhằm đảm bảo sự ổn định và chủ động cung cấp phân đạm cho phát triển nông nghiệp, góp phần quan trọng đảm bảo an ninh lương thực, thực hiện sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Hợp đồng EPCC xây dựng Nhà máy đạm Phú Mỹ giữa Tổng Công ty dầu khí Việt Nam và Tổ hợp nhà thầu Technip/ SamSung, Hợp đồng chuyển giao công nghệ sản xuất Amôniắc với Haldor Topsoe và công nghệ sản xuất Urea với Snamprogetti ngày 15/06/2001 là cơ sở cho các bên triển khai thực hiện nghĩa vụ của mình nhằm xây dựng Nhà máy sản xuất phân đạm Phú Mỹ hiện đại và đạt tiêu chuẩn Quốc tế. Có thể nói, từ khi đưa vào hoạt động cho đến nay, nhà máy Đạm Phú Mỹ đã đáp ứng được nhu caaud phân bón cho ngành nông nghiệp Việt Nam, góp phần không nhỏ vào sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước, sớm đưa nước ta cơ bản đến năm 2020 trở thành nột nước Công nghiệp theo hướng hiện đại. SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 4 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ 1.2. Tổng quan về Nhà máy Đạm Phú Mỹ: Hình 1-1: Nhà máy Đạm Phú Mỹ Nhà máy sản xuất phân đạm Phú Mỹ được xây dựng trong Khu công nghiệp Phú Mỹ – Huyện Tân Thành – Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu với diện tích qui hoạch 63 ha. Vị trí Nhà máy được thể hiện trong Chứng chỉ Qui hoạch số 07/2001/BQL – CCQH do Ban QL các KCN Bà Rịa Vũng Tàu cấp ngày 12/03/2001. Hình 1-2: Mặt bằng nhà máy SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 5 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Nhà máy có tổng số vốn đầu tư vào khoảng 450 triệu USD, với công suất 800.000 tấn urea/năm. Nhà máy đạm Phú Mỹ sử dụng công nghệ của hãng Haldor Topsoe (Đan Mạch) để sản xuất khí Amoniac và công nghệ của hãng Snamprogetti (Italy) để sản xuất phân urea. Đây là các công nghệ hàng đầu trên thế giới về sản xuất phân đạm với dây chuyền khép kín, hiện đại, tiết kiệm tối đa nguyên liệu và bảo vệ môi trường. Nguyên liệu chính đầu vào là khí thiên nhiên (Natural Gas) và không khí (Air), đầu ra là ammoniac (NH3) và urea ((NH2)2CO) ở dạng lỏng. Chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tự tạo điện năng và hơi nước giúp nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất kể cả khi lưới điện quốc gia có sự cố hoặc không đủ điện cung cấp. Nhà máy gồm có 3 phân xưởng chính là:  Xưởng ammoniac: Với mục đích là sản xuất NH3 và CO2 làm nguyên liệu để tổng hợp Urea, gồm các công đoạn sau: o Công đoạn khử lưu huỳnh (Hydrodesulfurization): Chuyển hóa hợp chất của lưu huỳnh từ dạng hữu cơ (mercaptan) thành lưu huỳnh vô cơ (khí H2S). Sau đó, H2S được hấp phụ bằng ZnO trong tháp hấp thụ R-2002 A/B. o Công đoạn Reforming: gồm có Reforming sơ cấp và Reforming thứ cấp, nhằm chuyển hóa toàn bộ C2+ thành hỗn hợp khí CO, CO2, và H2. o Công đoạn chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp: chuyển hóa gần như hoàn toàn CO thành CO2. o Công đoạn khử CO2 bằng phương pháp hấp thụ sử dụng dung môi MDEA, nhằm chuẩn bị hổn hợp khí H2 và N2 để tổng hợp Ammonia và cung cấp khí nguyên liệu CO2 cho quá trình tổng hợp Urea. o Công đoạn Methane hóa: nhằm chuyển hóa phần dư khí CO và CO2 còn lại trong khí tổng hợp để khỏi gây ngộ độc cho chất xúc tác trong thiết bị tổng hợp ở quá trình sau. o Công đoạn tổng hợp NH 3: nhằm cung cấp NH3 cho quá trình tổng hợp Urea. Phản ứng tổng hợp được tiến hành trong thiết bị phản ứng dưới tác dụng của xúc tác Fe, các oxit của Fe, kèm theo một chu trình lạnh nhằm thu NH3 tinh khiết. Hình 1- 3: Cụm thiết bị phân xưởng Amoniac SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 6 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ  Xưởng Urea: Có chức năng tổng hợp Amoniac và CO2 thành dung dịch urea. Dung dịch urea sau khi đã được cô đặc trong chân không sẽ được đưa đi tạo hạt. Quá trình tạo hạt được thực hiện bằng phương pháp đối lưu tự nhiên trong tháp tạo hạt cao 105m (với chiều cao làm việc hữu ích là 97m). Phân xưởng urea có thể đạt công suất tối đa 2.385tấn/ ngày. Hình 1-4: Cụm thiết bị phân xưởng Urea  Xưởng phụ trợ và các phòng/ xưởng chức năng khác: Có chức năng cung cấp nước làm lạnh, nước khử khoáng, nước sinh hoạt, cung cấp khí điều khiển, nitơ và xử lý nước thải cho toàn Nhà máy, có nồi hơi nhiệt thừa, nồi hơi phụ trợ và 1 tuabin khí phát điện công suất 21 MWh, có bồn chứa Amoniac 35.000 m 3 tương đương 20.000 tấn, dùng để chứa Amoniac dư và cấp Amoniac cho phân xưởng urea khi công đoạn tổng hợp của xưởng Amoniac ngừng máy. SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 7 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Hình 1-5: Một góc phân xưởng phụ trợ Đội ngũ quản lý, vận hành và bảo dưỡng nhà máy đã chủ động đảm đương và vận hành hết các hạng mục công việc, nhà máy luôn được vận hành ổn định, đạt 100% công suất thiết kế và số giờ vận hành tiêu chuẩn. Hiện nay, tại Nhà máy, tất cả kỹ sư đều là người Việt Nam, với trình độ vận hành lành nghề, tác phong chuyên nghiệp, sẵn sàng xử lý các tình huống xảy ra trong sản xuất, vận hành. Ngoài các hạng mục ban đầu, nhằm nâng cao chất lượng, đa dạng hóa sản phẩm, sử dụng tối đa các nguồn lực của PVFCCo, đáp ứng một cách thuận lợi và hiệu quả cho công tác sản xuất kinh doanh và cải thiện môi trường làm việc cho người lao động, Tổng công ty đã hoàn thiện việc cải tạo, nâng cấp và đầu tư mới các hạng mục và hệ thống công nghệ trong nhà máy như sau:  Hệ thống phun chất chống kết khối giúp cho sản phẩm urea không vón cục, không đóng bánh, hạt bóng, đẹp. Cải tiến hệ thống sàng rung sản phẩm urea để loại bỏ mạt trong urea thương phẩm. Hệ thống may gấp mép miệng bao đảm bảo cho bao sản phẩm đẹp, chắc chắn, thuận tiện trong việc bảo quản và vận chuyển.  Hệ thống thu hồi ammoniac trong nước thải trước khi thải ra môi trường. Lắp đặt hệ thống hút bụi urê nhằm đảm bảo môi trường làm việc cho người lao động. Đầu tư đa dạng hóa sản phẩm gồm: công nghệ sản xuất CO2 tinh khiết 99,9% từ khói thải nhà máy, Methanol, Formaldehyde, một số loại khí công nghiệp như Nitơ, Oxy, Argon…  Hệ thống thu hồi khói thải CO2 để nâng công suất nhà máy từ 740.000 tấn/năm lên 800.000 tấn/năm đồng thời góp phần bảo vệ môi trường Cùng với sự nỗ lực, sáng tạo trong sản xuất, kinh doanh của tập thể các cán bộ, công nhân, kỹ sư trong Nhà máy; kết quả hoạt động trong thời gian qua của Nhà máy Đạm Phú Mỹ đã đóng góp phần lớn cho thành quả chung của Tổng công ty. Sản phẩm của Nhà máy hiện đang được tiêu thụ rộng khắp trong cả nước, đặc biệt là ở đồng bằng Sông Cửu Long. Đầu năm 2009, Nhà máy Đạm Phú Mỹ đã vinh dự đón nhận Huân chương Lao động hạng 3 do Nhà nước trao tặng. SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 8 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ       Các cột mốc quan trọng của Nhà máy: Khởi công xây dựng Nhà máy: 3/ 2001 Ngày nhận khí vào Nhà máy: 24/12/2003 Ngày ra sản phẩm Amonia đầu tiên: 4/ 2004 Ngày ra sản phẩm Urea đầu tiên: 4/6/2004 Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/09/2004 Ngày khánh thành Nhà máy: 15/12/2004 SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 9 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM AMONIAC 2.1. Tính chất của Amoniac:  Thuật ngữ “Amoniac” có nguồn gốc từ một liên kết hoá học có tên là “Clorua ammoni” được tìm thấy gần đền thờ thần Mộc tinh Ammon ở Ai Cập.  Người đầu tiên điều chế ra Amoniac nguyên chất là nhà hoá học Dzoze Prisly. Ông đã thực hiện thành công thí nghiệm của mình vào năm 1774 và khi đó người ta gọi amoniac là chất khí kiềm.  Amoniac hoá lỏng ở -34oC và hoá rắn ở -78 oC. Trong số các khí, amoniac tan được nhiều trong nước nhất. TỔNG QUAN Danh pháp IUPAC Ammonia Tên khác Azane Công thức phân tử NH3 Cấu trúc phân tử Phân tử gam 17,0304 g/mol THUỘC TÍNH Tỷ trọng và pha 0,6813 g/l, khí Độ hòa tan trong nước 89,9 g/100 ml ở 00C Điểm nóng chảy -77,73°C (195,42 K) Điểm sôi -33,34°C (239,81 K) TÍNH CHẤT HOÁ HỌC Tính bazơ (trên nguyên tử nitơ của Amoniac có một cặp electron tự do) NH3 + H+ → NH4+ Tính khử (trong phân tử Amoniac, nitơ có số oxi hóa thấp nhất N-3) 2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 10 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Kém bền nhiệt, phân huỷ ở nhiệt độ cao 2NH3 → N2 + 3H2 PHẢN ỨNG TỔNG HỢP CnHm + nH2O → nCO + (n+m/2)H2O CO + H2O → CO2 + H2 N2 + H2 → NH3 Như vậy, ở điều kiện thường, Ammonia là chất khí không màu, mùi đặc trưng khai, khó thở, gây nhiễm độc mạnh khi tiếp xúc với niêm mạc mắt; quá nồng độ cho phép khó thở có thể gây nên tử vong.  Tỷ trọng: o Khí NH3 o Lỏng NH3  Khối lượng mol  Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg  Nhiệt độ nóng chảy ở 760 mmHg  Nhiệt hóa hơi riêng  Nhiệt dung riêng khí NH3 ( ở 00C, 1at)  Nhiệt độ tới hạn  Áp suất tới hạn : 0,7708 kg/m3 (00C, 760 mmHg). : 610 kg/m3 (Điều kiện 200C). : 17,031 g/ mole : -33,50C. : -77,70C. : 5.581 kcal/kmol. : 0,492 kcal/kg. độ. : 132,40C. : 111,5 at. Amonia rất dễ tan trong nước: Ở nhiệt độ phòng (200C) thì 1 thể tích nước hòa tan khoảng gần 800 thể tích Ammonia theo phản ứng: NH3 + H2O = NH4OH – ΔH (1). Đặc trưng của phản ứng là toả nhiệt, do vậy, khi tăng nhiệt độ, độ tan của Ammonia giảm xuống, do nó thoát ra khỏi dung dịch đậm đặc khi đun nóng, và đôi khi người ta dùng phương pháp này để điều chế một lượng nhỏ Ammonia trong phòng thí nghiệm. Ở nhiệt độ thấp, từ dung dịch Ammonia có thể tách ra Hydrate tinh thể NH3.H2O. Tinh thể này nóng chảy ở -79 0C. Trong các hydrate này , các phân tử nước và Ammonia kết hợp với nhau bằng liên kết hydro. Về mặt hóa học thì Ammonia là hợp chất có khả năng phản ứng cao, có thể tác dụng với nhiều chất khác nhau. Nitrogen trong Ammonia có mức oxy hóa thấp nhất (-3). Do đó NH3 thể hiện tính chất khử. Nếu cho dòng Ammonia đi qua một ống , lồng trong một ống có chứa Oxygen, thì NH3 có thể bị đốt cháy, và khi cháy có ngọn lửa màu lục nhạt theo phản ứng sau: 4NH3 + 3O2 = 6H2O + N2 (2) Trong điều kiện có xúc tác Platin, ở nhiệt độ 7500C thì NH3 bị oxy hóa thành NO: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 907 KJ SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN (3) Page 11 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ NH3 có tính Bazơ và phản ứng với các acid tạo thành các muối:  Phản ứng với Acid Clohydric: NH3 + HCl = NH4Cl (4)  Phản ứng với Acid Nitric: NH3 + HNO3 = NH4NO3 (5)  Phản ứng với Acid Sulfuric: 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 + 66.900 Kcal/mol (6)  Phản ứng với Acid Phóphoric: 2NH3 + H3PO4 = (NH4)2HPO4 (7) NH3 + H3PO4 = NH4H2PO4  Phản ứng với Acid Carbonic: NH3 + H2CO3 = NH4HCO3 2NH3 + H2CO3 = (NH4)2CO3 (8) (9) (10) Tất cả các muối tạo thành của các phản ứng trên đều là các dạng phân đạm được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp và các ngành kinh tế khác. 2.2. Ứng dụng của Amonia: Amoniac là một hoá chất công nghiệp, có rất nhiều ứng dụng, ta có thể liệt kê một số ứng dụng tiêu biểu trong bảng dưới đây: Bảng 1.2. Ứng dụng của Amoniac Amoni sulfate, (NH4)2SO4 Làm phân bón hóa học Amoni phosphate, (NH4)3PO4 Amoni nitrate, NH4NO3 Urea, (NH4)2CO, ngoài ra urea còn dùng để làm thuốc giảm đau. Axit nitrit HNO3, sản xuất thuốc nổ TNT Sản xuất muối hydrogen carbonat, (NaHNO3) Trong công nghệ hóa học Sản xuất muối carbonate, (NaNO3) Sản xuất hydrogen cyanide, (HCN) Sản xuất hydrazine, (N2H4) (dùng trong pháo hoa, hay phản lực) Chất nổ Sản xuất Amoni nitrat, (NH4NO3) Sợi và nhựa tổng hợp Nilon, -[(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-CO]-, và các polime SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 12 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ khác Làm lạnh Làm chất tải nhiệt cho chu trình lạnh trong đời sống và đặc biệt là trong Công nghiệp như: Dầu khí, thực phẩm,.... Dược Sử dụng trong sản xuất thuốc sulfonamide ngăn chặn sự tăng trưởng và phát triển của vi khuẩn,… Keo và giấy Sản xuất Amoni hydrosulfite, (NH4HSO3) cho phép sử dụng các loại gỗ cứng. Khai mỏ và luyện kim Sử dụng nitriding trong công nghệ mạ niken, luyện thép, chế tạo vật liệu cứng. Sử dụng trong việc tách kẽm và niken. Tẩy rửa Sử dụng nhiều trong công nghệ tẩy rửa, ví dụ như cloudy amoni. SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 13 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ CHƯƠNG III PHÂN XƯỞNG AMONIAC 3.1. Vị trí của phân xưởng Amonia: 3.2. Mục đích của phân xưởng Amonia:  Cung cấp NH3 cho phân xưởng Urea,  Cung cấp H2 cho phân xưởng Urea,  Sản xuất NH3 thương mại đưa vào bể chứa. Phân xưởng Ammonia vận hành theo công nghệ Haldor Topsoe, với công suất 1350 tấn Ammonia/ ngày. 3.3. Sơ đồ tổng thể về Dây chuyền Công nghệ của phân xưởng Amonia: SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 14 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Thuyết minh: dòng khí thiên nhiên NG, đầu tiên được xử lý Lưu huỳnh ở cụm khử lưu huỳnh, nhằm tránh gây ngộ độc xúc tác. Dòng khí công nghệ, đi ra từ cụm Hydro hoá được đưa lần lượt vào 2 thiết bị Reforming sơ cấp và thứ cấp, với mục đích là chuyển hoá các Hydrocarbon trong dòng khí thành khí CO2 và H2 với sự có mặt của hơi nước. Vì vẫn còn một lượng CO chưa chuyển hoá tạo thành CO2, do vậy, dòng khí tiếp tục đưa đến cụm chuyển hoá CO thành CO2, và được đưa đến cụm hấp thụ CO2 bằng dung dịch MDEA (Methyl Diethanol Amine), CO2 được tách ra và đưa đi sản xuất Urea. Dòng khí đi ra từ cụm tách CO2 vẫn còn chứa một lượng CO và CO2, do đó, được đưa vào công đoạn Methane hoá, thực chất, là các phản ứng ngược với các phản ứng của công đoạn Reforming. Khí công nghệ được đưa đến cụm tổng hợp NH3, với độ chuyển hoá đạt khoảng 25%. NH3 được tách ra khỏi hỗn hợp khí sau phản ứng bằng quá trình làm lạnh tầng bậc, tách dần NH3 ra khỏi hỗn hợp. Ngoài ra, trong sơ đồ công nghệ của phân xưởng Amo còn có 2 cụm: thu hồi H2 và thu hồi NH3, và các cụm thu hồi nhiệt thừa để sản xuất hơi nước (steam), và gia nhiệt nguyên liệu. 3.4. Nguồn nguyên liệu, sản phẩm và nhiên liệu cho phân xưởng: 3.4.1. Nguyên liệu cho quá trình tổng hợp: a. Khí thiên nhiên (Natural Gas) : Nguồn nguyên liệu chủ yếu cho phân xưởng là khí thương phẩm từ nhà máy chế biến khí Dinh Cố (Dinh Co Gas Plant) Thành phần khí nguyên liệu như sau: ngoài Methane (CH4) là chủ yếu (~ 84% mol) ngoài ra còn có Etane (C2H6), Propane (C3H8) và Butane (C4H10). Đặc tính và thành phần khí: SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 15 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Nhiệt độ: 18 – 36 0C Áp suất : 40 bar Khối lượng phân tử: 18,68 g/ mole Nhiệt trị cháy: 42,85 MJ/ m3 hay 40613,4 BTU/ m3 Thành phần: o C1 = 83,31 % o C2 = 14,56 % o C3 = 1,59 % o iC4 = 0,107 % o nC4 = 0,109% b. Các nguồn nguyên liệu phụ trợ khác:  Nguồn N2 : Khí Nitơ lấy từ không khí; Nitơ (N2) là chất khí không màu, không mùi, không vị, chiếm khoảng 78% thể tích trong khí quyển, có Ts = -195,80C, Tnc= -219,860C, ít tan trong nước và các dung môi hữu cơ, không duy trì sự sống và sự cháy. Trong nhà máy Đạm Phú Mỹ, Nitơ là nguyên liệu để tổng hợp NH3. Quá trình đưa khí N2 vào chu trình tổng hợp NH3 được thực hiện ở công đoạn Reforming thứ cấp, khi người ta đưa không khí vào để đốt cháy một phần khí nhiên liệu, đồng thời cung cấp lượng N2.       Nguồn H2 : Hydro (H2) là một chất khí không màu, không mùi ở điều kiện thường, Tnc= –259,10C, Ts = –252,6 0C. Khí Hydro nhẹ có độ linh động lớn dễ khuyếch tán qua các thành kim loại như Ni, Pt, Pd …, chính nhờ đặc điểm này mà trong Công nghệ của Nhà máy, người ta sử dụng chủ yếu các xúc tác trên cho các phản ứng có mặt của H2, mà điển hình là các phản ứng Hydrodesulfurization và phản ứng tổng hợp NH3 từ N2 và H2. Trong nhà máy Đạm Phú Mỹ, Hydro được tạo ra nhờ phản ứng Reforming khí thiên nhiên bằng hơi nước, hydro là nguyên liệu để tổng hợp NH3.  Nguồn CO 2 : Khí CO2 là chất khí không màu, nặng hơn không khí, không duy trì sự sống động vật nhưng là chất duy trì sự sống thực vật trong quá trình quang hợp. Trong nhà máy Đạm Phú Mỹ, CO2 là nguyên liệu để tổng hợp Urea, được điều chế từ công đoạn Reforming khí thiên nhiên. Ngoài ra, để tăng năng suất của phân xưởng sản xuất Urea, nhà máy còn thiết kế tháp hấp thụ thu hồi khí CO2 từ ống khói thải. 3.4.2. Sản phẩm của quá trình tổng hợp: Amoniac NH3 tổng hợp, chủ yếu dùng để sản xuất Urea (NH2)2CO, lượng còn dư đưa về bồn chứa (Tank). Công suất của phân xưởng Amonia đạt khoảng 1350 tấn NH3/ngày (tương đương khoảng 422.598 tấn/ năm). Dòng khí NH3 sản phẩm có thành phần chủ yếu như sau: o NH3 (%wt) 99,8 min. o H2O (%wt) 0,2 max o Oil (ppm wt) 5 max. 3.4.3. Nguồn nhiên liệu: Đối với phân xưởng Amonia, lượng nhiệt cần cung cấp là rất lớn. Lượng nhiệt được cấp cho các phản ứng, cho các thiết bị gia nhiệt. Do trong quá trình vận hành phân xưởng, người ta có SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 16 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ lắp đặt các thiệt bị như nồi hơi nhiệt thừa, thiết bị trao đổi nhiệt (Heat Exchanger) nên đã tận dụng triệt để được nguồn nhiệt thừa Việc tận dụng nhiệt thừa đã góp phần tăng năng suất của phân xưởng, đồng thời tiết kiệm được nhiên liệu, bảo vệ môi trường sinh thái. Ngoài ra, phân xưởng Amonia còn sử dụng một lượng lớn hơi nước để phục vụ cho quá trình đun nóng, cấp cho các chu trình nhiệt. SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 17 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ CHƯƠNG IV THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG AMONIAC 4.1. CÔNG ĐOẠN KHỬ LƯU (HYDRODESULFUIATION): HUỲNH KHÍ CÔNG NGHỆ 4.1.1 Tổng quát Công nghệ: Phần lớn khí thiên nhiên nguyên liệu có chứa một lượng nhỏ lưu huỳnh tồn tại ở dạng hợp chất. Trong dòng khí nhiên liệu đi vào phân xưởng Amo, Lưu huỳnh chủ yếu tồn tại ở dạng Mercaptane RSH, Sulfure R1SR2, Disulfure R1SSR2,… Xúc tác dùng cho công nghệ Reforming bằng hơi nước thì rất nhạy cảm với hợp chất chứa lưu huỳnh, bởi vì chúng sẽ gây mất hoạt tính hoặc là gây nhiễm độc xúc tác. Do đó các hợp chất lưu huỳnh phải được khử bỏ trước khi đi vào công đoạn Reforming. Điều này được thực hiện trong công đoạn khử lưu huỳnh của phân xưởng NH3 (Hydrodesulfurization). Trong quá trình khử lưu huỳnh, các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ được chuyển hoá thành hợp chất vô cơ H2S bằng xúc tác hydro hoá. Sau đó H2S được hấp phụ bằng oxit kẽm (ZnO). Việc rò Lưu huỳnh vào Reformer từ các nguồn (khí nguyên liệu, khí tuần hoàn, hơi nước) phải nhỏ hơn 0,05 phần triệu khối lượng (0,05ppm). Cần phải ngăn ngừa nồng độ lưu huỳnh cao hơn 0,05 phần triệu khối lượng sẽ khử hoạt tính của xúc tác Reforming. Công đoạn lưu huỳnh bao gồm thiết bị hydro hoá, 10-R-2001 và hai thiết bị hấp phụ sulphur 10-R-2002A/B. Xúc tác cho 10-R-2001 là coban/molypden oxit (xúc tác CoMo) và xúc tác cho 10-R2002A/B là oxit kẽm. 4.1.2. Công đoạn Hydro hoá (Hydrogenation): Thực chất của công đoạn này là dùng tác nhân khử H2 để thực hiện quá trình Hydro hoá. Đặc trưng cho các phản ứng này là toả ra một lượng nhiệt lớn. Xúc tác thứ nhất trong hệ thống khử lưu huỳnh là Coban – Molypden (CoMo), Topsoe TK250 được dùng cho phản ứng hydro hoá. Xúc tác TK – 250 có các đặc điểm như sau:  Thành phần: Al2O3: 75-85%, MoO3: 12-18%, CoO: 2-5%  Hình dạng: vòng đệm (Xúc tác được cung cấp dưới dạng “Ring” nhằm hạn chế tổn thất áp suất. Hơn nữa dạng “Ring” có dung sai lớn chống lại sự tăng tổn thất áp suất gây ra bởi thành phần rắn trong khí đầu vào).  Kích thước: dài 4,8 mm; rộng 2,4 mm  Chất hoạt hoá: CoMoSx  Chất mang: Al2O3 SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 18 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Trạng thái của CoMoSx Sulphur Molybdenum Catalyst pore- Khe xúc tác Cobalt H2 + CH3SH H2S+ CH4 Các phản ứng xảy ra trong quá trình Hydro hoá: RSH + H2 → RH + H2S R1SSR2 + 3H2 → R1H + R2H + 2H2S R1SR2 + 2H2 → R1H + R2H + H2S (CH)4S + 4H2 → C4H10 + H2S COS + H2 → CO + H2S Trong đó R là gốc hydrocacbon. Bên cạnh hydro hoá các hợp chất lưu huỳnh nói trên, xúc tác cũng hydro hoá olefin thành hydrocacbon no, và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ chuyển hoá thành NH3 và hydrocacbon no theo các phản ứng như sau: R-CH=CH2 + H2 → R –CH2 –CH3 R-NH2 + H2 → RH + NH3 Khí hydro tham gia hydro hoá được tuần hoàn từ công đoạn sau. Vì xúc tác ở dạng sulphide hóa, vì vậy chúng sẽ bị giảm hoạt tính bởi các tác nhân sau:  Cần nên tránh sự hiện diện của CO và CO2 trong khí hydro hoá ở giai đoạn chạy máy bình thường. Nếu có, có thể sẽ xảy ra các phản ứng sau: CO2 + H2  CO + H2O CO2 + H2S  COS + H2O SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 19 BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: PHÂN XƯỞNG AMONIAC - NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ Chính vì lẽ đó, sự hiện diện của CO, CO2 và H2O ảnh hưởng đến lượng lưu huỳnh dư trong dòng đi ra khỏi các bình hấp thụ lưu huỳnh. Trong trường hợp bất thường với hàm lượng của khí CO quá cao sẽ xảy ra phản ứng Boudouard: 2CO  CO2 + C Có nghĩa là cacbon ở dạng muội than sẽ bám vào xúc tác. Phản ứng Methane hoá sẽ không xảy ra bởi vì mức lưu huỳnh có thể được duy trì hiệu quả để ngăn phản ứng này. Phản ứng Boudouard và Methane hoá không xảy ra trên bề mặt xúc tác, bởi vì xúc tác ở trạng thái sulphit, nhưng muội than vẩn hình thành ở nhiệt độ cao và bám vào lớp trong của xúc tác. Vì vậy, Natural Gas sau khi gia nhiệt đến 3500C thì phải đưa H2 hồi lưu vào để ngăn cản phản ứng này.  Hàm lượng CO và CO2 cao sẽ nhất thời khử hoạt tính xúc tác. Nồng độ theo thể tích tạp chất cực đại cho phép trong khí nguyên liệu đối với thiết bị hydro hoá là: H2O 3 đến 4% CO 5% CO2 5% Hoạt tính cao nhất của xúc tác hydro hoá phụ thuộc vào nồng độ của H2 và nhiệt độ ở mức 330 OC đến 360OC. Nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn này thì hoạt tính xúc tác sẽ giảm nhanh, còn nếu nhiệt độ thấp quá thì hoạt tính xúc tác không tốt làm cho hiệu suất phản ứng giảm không đạt yêu cầu. Với xúc tác ban đầu, nhiệt độ vận hành thấp hơn mức trên vẫn hiệu quả, nhưng xúc tác ở thời kỳ cuối nhiệt độ nên nâng lên cao hơn mức trên. Xúc tác TK-250 bị oxy hoá trong quá trình vận chuyển và hoàn nguyên lại hoạt tính của nó khi được sulphide hoá. Trong trạng thái được sulphide hoá, chất xúc tác có thể tự bốc cháy và nó không được phép tiếp xúc với không khí tại nhiệt độ lớn hơn 70oC. 4.1.3. Công đoạn hấp phụ H2S: Khí tự nhiên sau khi được hydro hoá được đưa vào các bình hấp thụ lưu huỳnh 10-R-2002 A/B. Hai bình hấp thụ lưu huỳnh, được đặt nối tiếp nhau, là hoàn toàn giống nhau. 10-R-2002 B đóng vai trò bảo vệ trong trường hợp xảy ra sự dư lưu huỳnh khi ra khỏi bình 10-R-2002 A hoặc trong trường hợp 10-R-2002 A được cô lập để thay thế chất xúc tác. Mỗi bình có một lớp chất xúc tác chứa xúc tác HTZ-3. Xúc tác HTZ -3 có các đặc điểm như sau:  Shape: Cylinder  Dimensions OD, mm: 4 SVTH: Lê Thanh Phương – Lớp 08H5B – ĐH. BKĐN Page 20