BÁO cáo THỰC tập tại NHÀ máy PHÂN đạm hà bắc

SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
BÀI BÁO CÁO THỰC TẬP
NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM VÀ HOÁ CHẤT HÀ BẮC
I/LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NHÀ MÁY
Nhà máy phân đạm và Hoá chất Hà Bắc (nay là công ty TNHH một thành
viên phân đạm và Hoá chất Hà Bắc hiện nay) là một thành viên trực thuộc Tổng
công ty Hóa chất Việt Nam. Trụ sở công ty tại phường Thọ Xương, thành phố
Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang. Chịu sự quản lý của nhà nước, trực tiếp là bộ Công
Nghiệp (nay là bộ Công Thương). Được nhà nước Việt Nam phê chuẩn và thiết
kế xây dựng ngày 20/07/1959.
Quý 1/1960 bắt đầu khởi công xây dựng nhá máy phân đạm Hà Bắc (nhà
máy phân đạm đầu tiên của Việt Nam) trên mảnh đất 40ha. Ngày 18/2/1961 đổ
mẻ bê tông đầu tiên xây dựng công trình.Trong quá trình xây dựng ngày 3/1/1963
đồng chí Phạm Văn Đồng nguyên thủ tướng chính phủ đã về thăm công trình xây
dựng.
Nhà máy phân đạm Hà Bắc được Trung Quốc giúp đỡ xây dựng bằng sự
viện trợ không hoàn lại.Toàn bộ máy móc, thiết bị đều được chế tạo từ Trung
Quốc và được đưa sang Việt Nam.
Theo thiết kế ban đầu nhà máy gồm ba khu vực chính.
- Xưởng tạo nhiệt:Công xuất thiết kế 12.000kw
- Xưởng hoá: Công xuất thiết kế 100.000 tấn ure/năm
- Xưởng tạo khí: Công xuất thiết kế 6.000 tấn /năm .
Ngoài ra còn một số phân xưởng phụ trợ khác song chủ đạo vẫn là sản xuất
phân đạm.
1
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
Ngày 3/2/1965 khánh thành Phân xưởng nhiệt điện; ngày 19 tháng 05 năm
1965 Phân xưởng Tạo khí đã khí hóa than thành công và đã sản xuất được khí
than để làm nguyên liệu sản xuất Amôniắc.
Ngày 1/6/1965 xưởng tạo khí đi vào sản xuất .Dự định này 2/9/1965 khánh
thành nhà máy chuẩn bị đưa vào sản xuất. Nhưng do chiến tranh phá hoại của đế

quốc Mỹ, ngày 20/8/1965, chính phủ đã quyết định ngừng sản xuất ,chuyển
xuống Nhiệt Điện ( nay trực thuộc sở điện lực Hà Bắc) kiên cường bám trụ phục
vụ kinh tế quốc phòng.Thiết bị xưởng hoá được tháo dỡ và sơ tán sang Trung
Quốc.
Ngày 1/3/1973 Thủ tướng chính phủ quyết định khởi công khôi phục nhà
máy trước đây sản xuất NH
4
NO
3
amon nitrat nay chuyển sang sản xuất ure
(NH
2
)
2
CO có chứa 46,6% nitơ với công xuất từ 6 ÷ 6,5 vạn tấn NH
3
/năm,10÷17
vạn tấn ure / năm.
Ngày 1/5/1975 chính phủ hợp nhất nhà máy nhiệt điện ,nhà máy cơ khí
xưởng hoá thành nhà máy phân đạm hoá chất Hà Bắc ( trực thuộc cục hoá chất ).
Tháng 6/1975 việc xây dựng và lắp máy cơ bản hoàn thành, bắt đầu tiến
hành thử máy đơn động, liên động và thử máy hoá công .
Ngày 28/11/1975 sản xuất thành công NH
3
lỏng .
Ngày 12/12/1975 sản xuất ra bao đạm đầu tiên .
Ngày 30/10/1977 đồng chí Đỗ Mười nguyên phó thủ tướng chính phủ cắt
băng khánh thành nhà máy .
Năm 1977 chuyên gia Trung Quốc về nước và công nhân kĩ sư của ta phải
tự chạy máy và kiểm tra máy .

Tháng 10/1988 nhà máy được đổi tên thành xí nghiệp phân đạm và hoá
chất Hà Bắc theo quyết định số 445HB-TCCBTLDT .
2
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
Trong những năm 1977-1990 sản lượng ure thấp, sản lượng năm thấp nhất
là 9890 tấn ure /năm 1981.
Từ năm 1991 đến nay cùng với việc tăng cường quản lí xí nghiệp đã nối lại
quan hệ với Trung Quốc, cải tạo thiết bị công nghệ làm sản lượng ure tăng rõ.
Năm 1993 để phù hợp với quá trình đổi mới đất nước theo thời kì kinh tế
thị trường .Ngày 13/2/1993 xí nghiệp phân đạm và hoá chất Hà Bắc quyết định
đổi tên thành công ty phân đạm và hoá chất Hà Bắc theo quyết định số
73CNNG-TCT, công ty trực thuộc tổng công ty phân bón và hoá chất cơ bản
( nay là tổng công ty hoá chất Việt Nam ).
Từ năm 1993 đến nay sản lượng ure tăng liên tục vượt công suất thiết kế ban đầu.
Bảng 1: Sản lượng ure của các năm (tấn)
năm Sản lượng năm Sản lượng năm Sản lượng
1991 44.891 1997 130.128 2003 148.196
1992 82.633 1998 64.170 2004 162.268
1993 100.093 1999 49.670 2005 161.795
1994 103.223 2000 76.170 2006 173.553
1995 111.026 2001 98.970 2007 183.618
1996 120.690 2002 107.147
Từ 2002 chinh phủ Việt Nam- Trung Quốc đã ký hợp đòng sản xuất điện
đạm,nâng công xuất lên 3000kw/h sản lượng NH
3
là 9 vạn tấn /năm, sản xuất ure
là 15 vạn tấn /năm với tông đầu tư là 35 triệu USD với các hạng mục chính như:
cải tạo lò khí , cải tạo khu vực tinh chế, lắp thêm một máy nén 667,đưa hệ thống
điều khiển tự động DCS Qua đó sản xuất của công ty ngáy càng phát chiển
sản lượng năm 2007 đã đạt 18 vạn tấn ure.

Trong quá trình phát triển của công ty , cơ cấu tổ chức quản lý luôn được
điều chỉnh phù hợp với yêu cầu của tổ chức sản xuất theo từng giai đoạn phát
3
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
triển chung của đất nước. Hiện nay cơ cấu quản lý của công ty được tổ chứa theo
mô hình trực tuyến, chức năng với cấp quản lý cao nhất là giám đốc.
II/CƠ SỞ HÓA HỌC
Ngày nay, Urê trên toàn thế giới chủ yếu được tổng hợp từ NH
3
và CO
2
.
Phản ứng tổng hợp như sau:
2NH
3
+ CO
2
(NH
2
)
2
CO + H
2
O
Phản ứng trên là phản ứng tổng cộng, thực ra quá trình xảy ra theo 2 giai
đoạn nối tiếp nhau. Giai đoạn (1) là phản ứng giữa NH
3
với CO
2
tạo ra hợp chất

trung gian là amoni cacbonat NH
2
COONH
4
phản ứng này xảy ra nhanh.
2NH
3
+ CO
2
→ NH
2
COONH
4
(1)
Giai đoạn (2) là sự phân hủy hợp chất trung gian amoni cacbonat tạo thành
urê và nước.
NH
2
COONH
4
(NH
2
)CO + H
2
O (2)
Phản ứng phân hủy xảy ra chậm, hiệu suất chuyển hóa cân bằng không cao
nên là giai đoạn quyết định tốc độ chung của quá trình tổng hợp urê.
Hằng số cân bằng của phản ứng tổng hợp urê (phản ứng tổng)

K

N
=
Tại điều kiện phản ứng, tất cả cả các cấu tử trong hệ đều ở thể lỏng nên thực
chất phản ứng tổng hợp urê là phản ứng đồng thể. Với điều kiện thự tế trong công
nghiệp thường là T = 180 ÷ 210
0
C, P = 140 ÷ 250 atm, = ÷ thì hiệu suất
chuyển hóa đạt khoảng 60 ÷ 80%. Do đó, sau phản ứng ta thu được hỗn hợp lỏng
gồm (NH
2
)
2
CO, NH
2
COONH
4
, H
2
O, NH
3
, CO
2
. Phải qua quá trình xử lý sản
phẩm mới thu được urê với đặc tính yêu cầu.
4
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp urê
Phản ứng tổng hợp urê là phản ứng thuận nghịch, sản phẩm urê và hợp chất trung
gian đều là những hợp chất dễ phân hủy nên điều kiện công nghệ là yếu tố rất
quan trọng để đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong sản xuất. cần nghiên cưu

các yếu tố công nghệ ảnh hưởng lên quá trình tổng hợp urê để chọn ra các thông
số công nghệ tối ưu. Mục tiêu là đạt được hiệu suất chuyển hóa, năng suất thiết bị
cao đến mức có thể, chi phí năng lượng thấp và ít diễn ra các phản ứng phụ, phản
ứng phân hủy làm giảm chất lượng sản phẩm và thất thoát nguyên vật liệu.
1.Nhiệt độ phản ứng
Quá trình phân hủy cacbonat thành urê là quá trình thu nhiệt. Nhiệt độ tăng
thì hiệu suất phân hủy và tốc độ phân hủy đều tăng. Nhiệt độ phải đủ cao để làm
phân hủy cacbonat, đảm bảo hệ phản ứng ở thể lỏng. tuy nhiên khi nhiệt độ tăng
thì tốc độ ăn mòn thiết bị tăng nhanh và quá trình phân hủy sản phẩm cũng diễn
ra. Trong thực tế trường chọn nhiệt độ từ 180 ÷ 210
0
C.
2.Áp suất
Áp suất của phản ứng phải đủ lớn để duy trì hệ phản ứng ở trạng thái lỏng.
khi nhiệt độ không đổi áp suất tăng thì mức hiệu suất chuyển hóa tăng. Thường
trong công nghiệp quá trình tổng hợp urê được tiến hành ở áp suất 140 ÷ 250
atm.
3.Ảnh hưởng của nước
Nước tham gia vào cân bằng của phản ứng nên ảnh hưởng đến cả tốc độ và
hiệu suất chuyển hóa của phản ứng tổng hợp urê. Ban đầu, sự có mặt của nước
trong hệ giúp ấu trình tạo rap ha lỏng, tăng tốc độ phân hủy cacbonat. Hàm lượng
của nước càng lớn thì tốc độ phản ứng và hiệu suất chuyển hóa càn giảm. nếu
hàm lượng nước vượt quá giá trị giới hạn thì phản ứng tổng hợp urê xảy ra theo
chiều ngược lại.
4.Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu
Việc du NH
3
so với lý thuyết sẽ có tác dụng dễ hình thành pha lỏng cho hệ
phản ứng và giảm tác hại của nước sinh ra do NH
3

kết hợp với H
2
O tạo thành
NH
4
OH. Do đó tăng hiệu suất phân hủy cacbonat. Ngoài ra dư NH
3
còn có tác
dụng giảm sự phân hủy cacbonat thành sản phẩm phụ gây bẩn sản phẩm và ăn
5
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
mòn thiết bị. Thường trong công nghiệp lấy NH
3
dư từ 50 ÷ 100% so với lý
thuyết (tức là = 3 ÷ 4).
5.Ảnh hưởng của khí tạp

Khí tạp trong nguyên liệu làm giảm áp suất riêng phần của các cấu tử, do đó
làm giảm hiệu suất chuyển hóa và tốc độ phản ứng tổng hợp urê.
Ví dụ: khi hàm lượng các khí tạp trong nguyên liệu CO
2
vào tháp tăng từ 1÷ 2%
lên 14 ÷ 15 thì hiệu suất chuyển hóa giảm từ 65% về 45%.
Ngoài ra, nếu trong nguyên liệu vào tháp tổng hợp urê có chứa O
2
thì sẽ ăn
mòn thiết bị rất mạnh.
III/LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TRONG CÔNG
TY (URÊ)
1Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất urê

6
Máy nén khi
6
CO
2
99%
Đóng bao
K
2
CO
3
dd đồng
kiềm
Kho chứa sản phẩm
Khử
H
2
S
Khử
CO
2
Khử vi lượng
CO, CO
2
, H
2
S
Khử H

2
S
thấp áp
Tổng hợp urê
Hơi nước
1.27MPa
Không
khí
Hơi nước
0.49MPa
Hơi nước
2.45MPa
tananh
Than
cục
Lò khí
hóa
Biến đổi
CO
1 2 3 4 5 6
tananh
Tạo hạt
Tổng hợp NH
3
Kho
NH
3
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
Hình 1: sơ đồ lưu trình công nghệ sản xuất urê
2.Lưu trình công nghệ sản xuất

Với đặc điểm công nghệ sản xuất urê ở Công ty phân đạm và hóa chất Hà
Bắc đi tử khí hóa than nguyên liệu rắn, quá trình khí hóa ở khâu tạo khí sử dụng
nguyên liệu chính là than cục, hơi nước, không khí. Theo thiết kế, công nghệ
dùng than cục cỡ khoảng 50 ÷ 100mm để chế tạo khí than, sau này dùng than cỡ
hạt phổ biến 25 ÷ 100mm để tiết kiệm ha j giá thành hiện nay đã dùng than cục
cỡ 15 ÷ 25mm. bình quân mỗi ngày chạy máy tiêu tốn hết 400÷ 450 tấn than cục.
2.1 Quá trình khí than hóa nguyên liệu
Hơi nước 0.49MPa nhiệt độ 250
0
C được cấp từ nhà máy nhiệt điện tới,
không khí được cấp từ quạt không khí tới, đi qua các tầng than nóng đỏ (trong lò
khí hóa), lò tạo khí co nhiệt độ khoảng 1100
0
C thực hiện các phản ứng tạo thành
hỗn hợp các khí CO, CO
2
, H
2
S, H
2
, N
2
, CH
4
gọi là hỗn hợp khí than ẩm. Các phản
ứng hóa học chủ yếu.
2C + O
2
→ 2CO + Q
1

C + O
2
→ CO + Q
2
2CO + O
2
→ 2CO
2
+ Q
3
C + H
2
O → CO + H
2
+ Q
4
C + 2H
2
O → CO
2
+ 2H
2
+ Q
5
N
2
là khí trơ vào hỗn hợp khí theo O
2
của không khí.

Mục đích của quá trình khí hóa than chỉ nhằm thu được H
2
và N
2
theo tỷ lệ =
làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH
3
. Vì thế hỗn hợp khí than ẩm cần
được làm sạch bụi (nhờ công đoạn rửa khí than và lọc bụi điện) khí than sau khi
lọc qua bụi điện được đưa tới công đoạn khử H
2
S tháp áp. Công đoạn khử H
2
S
thấp áp theo thiết bị ban đầu sử dụng dung dịch ADA-Antraquion Disunfuric
Acid (hiện nay đã chuyển sang dd keo tananh) có tính oxy hóa mạnh, hiệu suất
khử H
2
S cao. Khí than được đưa qua hệ thống để nâng áp suất đi vào tháp khử
H
2
S, sau tháp khử hàm lượng H
2
S giảm xuống còn < 150mg/m
3
được đưa vào
đoạn I của máy nén nguyên liệu H
2
– N
2

sáu cấp.
Dung dịch tananh sau khi hấp thụ được đưa đi tái sinh và đưa trở lại quá
trình hấp thụ, bọt lưu huỳnh được thu lại tái chế thành sản phẩm phụ là lưu huỳnh
rắn.
7
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
Hỗn hợp khí sau khi khử H
2
S thấp áp vào đoạn I, máy nén sáu cấp để thực
hiện quá trình nén nâng áp, khí than ẩm ra đoạn III có áp suất P=2.1MPa, nhiệt
độ ≤ 40
0
C được đưa tới công đoạn biến đổi. Đầu tiên đi qua bộ phân ly dầu,
nước, sau đó đi qua 2 bộ lọc bằng than cok để khử hết dầu, bụi, các tạp chất khác;
rồi đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí than, ra khỏi bộ trao đổi nhiệt khí than được
hỗn hợp với khí than lạnh thành hỗn hợp khí than có nhiệt độ 180 ÷ 210
0
C, tỷ lệ
hơi nước/ khí khoảng 0.3; đi vào đỉnh lò biến đổi số 1, lần lượt qua tầng chất bảo
vệ, tầng chống độc – chống oxy và tầng xúc tác biến đổi chịu lưu huỳnh. Một
phần khí CO bị chuyển hóa, nhiệt độ hỗn hợp khí đạt 350 ÷ 380
0
C đi ra khỏi đáy
(phần khí CO bị chuyển hóa, nhiệt độ hỗn hợp khí đạt) lò biến đổi số 1, đi vào
thiết bị trao đổi nhiệt khí than, rồi đi vào bộ phận làm lạnh nhanh bằng nước
ngưng. Hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 ÷ 210
0
C đi vào đoạn trên lò biến đổi số 2,
tiếp tục tiến hành phản ứng chuyển hóa CO, nhiệt độ đạt 300 ÷ 320
0

C rồi đi ra và
đi qua bộ phận làm lạnh nhanh II bằng nước ngưng, hỗn hợp khí có nhiệt độ 180
÷ 210 tiếp tục đi vào đoạn dưới của lò biến đổi số 2, phần khí CO còn lại tiếp tục
bị chuyển hóa. Khí biến đổi có nhiệt độ ≤ 250
0
C và [CO] ≤ 1.5% ra khỏi lò biến
đổi số 2, đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí biến đổi, qua thiết bị đun sôi khí biến
đổi của hệ thống tái sinh tăng áp dung dịch khử CO
2
để thu hồi nhiệt một lần nữa,
sau đó được đưa tới cương vị khử H
2
S trong khí biến đổi.
Khí biến đổi tới đi vào phía dưới tháp hấp thụ qua các tầng đệm, H
2
S được
hấp thụ bởi dung dịch tananh dội từ đỉnh tháp xuống.
Khí được phân ly bọt ở khử bọt trên đỉnh tháp sau đó đi ra khỏi tháp hấp thụ
vào tháp phân ly, ở đây mù dịch tananh cuốn theo khí được tách ra và khí tiếp tục
được đưa sang cương vị khử CO
2
bằng dung dịch kiềm nóng.
Khí biến đổi sau khi khử lưu huỳnh qua thiết bị trao đỏi nhiệt, được gia
nhiệt bởi khí từ công đoạn biến đổi đến,nhiệt độ tăng từ 40 ÷ 90
0
C và đi vào phía
dưới tháp hấp thụ, sau khi khử CO
2
ra khỏi tháp hấp thụ, qua thiết bị làm lạnh
bằng nước, thiết bị phân ly rồi về đoạn IV, máy nén khí nguyên liệu sáu cấp.

Khi tinh chế vào đoạn IV, máy nén khí nguyên liệu được nén lên áp suất
12.5MPa đưa sang cương vị tinh chế vi lượng bằng dung dich Amôniắc Axetat
đồng và dung dịch kiềm. Quá trình tổng hợp NH
3
đòi hỏi hàm lượng các chất gây
ngộ độc xúc tác như CO, CO
2
, H
2
S và O
2
là nhỏ nhất. Công đoạn rửa đồng và rửa
kiềm nhằm khử tối đa các chất đó. Ra khỏi công đoạn này khí tinh chế còn lượng
rất nhỏ H
2
S và (CO+CO
2
) <20ppm được gọi là khí tinh luyện.
Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu N
2
và H
2
theo tỷ lệ = vào đoạn
IV máy nén để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH
3
. Khí tinh luyện ra đoạn VI có
8
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
P=31.5MPa được cho qua bộ phận ly dầu, nước sau đó vào thiết bị 3 kết hợp với
khí tuần hoàn, được làm lạnh bằng khí lạnh và NH

3
lỏng, giảm nhiệt độ xuống
-2
0
C, các cấu tử lỏng như dầu, nước, NH
3
bị ngưng tụ và phân ly, khí ra khỏi thiết
bị 3 kết hợp được dẫn vào tháp tổng hợp NH
3
lần 1, vừa để làm lạnh thành tháp
đồng thời cũng nhận nhiệt của phản ứng tổng hợp, ra khỏi tháp lần1 trao đổi nhiệt
với khí ra tháp lần 2, nâng nhiệt độ lên khoảng 180
0
C, rồi vào tháp tổng hợp lần
2, cùng với sự có mặt của xúc tác Fe để tiến hành phản ứng tổng hợp.
Phương trình tổng quát:
N
2
+ 3H
2
→ 2NH
3
+ Q
NH
3
hình thành ở trạng thái khí, ra khỏi thấp được làm lạnh gián tiếp bằng
nước và ngưng tụ thành NH
3
lỏng qua phân ly 1 để tách NH
3

ngưng tụ ra khỏi
hỗn hợp khí, sau đó hỗn hợp khí này được đưa qua máy nén tuần hoàn turbine
nâng áp suất lên để bù phần áp suất bị giảm do phản ứng tổng hợp NH
3
là phản
ứng giảm thể tích và lượng khí NH
3
bị ngưng tụ sau bộ làm lạnh bằng nước. Ra
máy nến tuần hoàn hỗn hợp khí đi vào thiết bị 3 kết hợp, trộn lẫn với nguồn khí
mới từ máy nén khí nguyên liệu tới, tiếp tục đi từ trên xuống thực hiện quá trình
làm lạnh, ngưng tụ, phân ly, phần không khí không ngưng còn lại tiếp tục quay
trở lại tháp tổng hợp thực hiện chu trình tuần hoàn liên tục. NH
3
lỏng có nồng độ
99.8% được phân tách khỏi hệ thống bằng các thiết bị phân ly, được giảm áp
xuống 2.4MPa, qua thùng chứa trung gian được đưa ra khỏi kho chứa NH
3
lỏng
(kho cầu) là sản phẩm cuối cùng của quá trình tổng hợp NH
3.

Từ kho cầu NH
3
lỏng được cấp đến hệ thống bơm NH
3
cao áp, nâng áp suất
lên 20MPa, được đưa vào tháp tong r hợp urê.
Khí CO
2
được nhả từ tháp tái sinh CO

2
khu vực tinh chế khí, xuống tổng
hợp NH
3
được đưa đến công đoạn nén khí CO
2
năm cấp, khí CO
2
ra đoạn 3 có áp
suất 3.3MPa, được đưa vào hệ thống khử H
2
S trong khí CO
2
qua tháp khử hàm
lượng H
2
S giảm xuống còn < 5ppm, được đưa trở lại đoạn 4 máy nén CO
2
tiếp
tục nén CO
2
, được nâng lên 20MPa, đưa qua tháp tổng hợp urê xảy ra, tiến hành
theo 2 giai đoạn rất nhanh.
Giai đoạn 1: 4NH
3
+ 2CO
2
+ H
2
O → 2NH

4
COONH
2
+ 38000 kcal/kmol
Sau đó, các dung dịch cabamat tách nước tạo urê
Giai đoạn 2: NH
4
COONH
2
→ (NH
2
)
2
CO + H
2
O + 6800 kcal/kmol
Tổng quát:
2NH
3
+ CO
2
→ (NH
2
)
2
CO + H
2
O + Q
Hiệu suất phản ứng đạt 65 ÷ 68%
2.2 quá trình tổng hợp urê mang tính tuần hoàn toàn bộ

9
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
Toàn bộ NH
3
và CO
2
dư được đưa trở lại hệ thống. Dịch phản ứng
(cacbamat amon) có nồng độ thấp (30%) qua các công đoạn phân giải và cô đặc
để tách NH
3
chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp, đồng thời nồng độ urê cũng
được tăng lên 99.8% và được đưa vào tháp tạo hạt. nhờ lực ly tâm của vòi phun,
dòng urê bị cắt ngang và rơi xuống tạo thành hạt. Quạt gió (N=108000m
3
/h) đặt
trên đỉnh tháp hút gió làm nguội hạt urê trong quá trình rơi. Hạt urê rơi xuống
phểu ở đáy tháp qua hệ thống băng tải được tiếp tục làm nguội rồi đến công đoạn
dóng bao, đóng thành urê quy cách 50 kg/bao, rồi chuyển vào kho chứa sản
phẩm.
IV/CÁC THIẾT BỊ CHÍNH SỬ DỤNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
1.Dây chuyền công nghệ xưởng tạo khí
 Gồm 5 giai đoạn:
(1) Giai đoạn thổi gió
(2) Giai đoạn thổi lên lần I
(3) Giai đoạn xuống
(4) Giai đoạn thổi lên lần II
(5) Giai đoạn thổi sạch
 Các thiết bị chính sử dụng
 Lò phát sinh khí than
+) Cấu tạo: được chia nhiều tần riêng với các chức năng khác nhau.

+) Hoạt động: than cục được cung cấp vào lò tầm 65 giây 1 lần, than vào lò cháy
nhờ có không khí đưa qua các cửa dưới đi lên than qua các tầng đầu tiên
sấy→tầng cháy khí than theo cửa thoát ra ngoài.
Phản ứng chính: 3C + 2O
2
→

2CO + CO
2
+ Q
3C + H
2
O → CO + CO
2
+ H
2
+ Q
Phản ứng phụ:

C + 2 H
2
→ CH
4

S + H
2
→ H
2
S
Công đoạn được tiến hành trong lò tầng cố định U.G.I sản phẩm thu được

có thành phần như sau.
CO
2
O
2
CO H
2
N
2
CH
4
H
2
S
7 0.5 31,5 41 19 1 ≤1500mg/m
3
 Lò đốt
10
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
+) Cấu tạo: hình trụ, bên trong có xếp gạch chịu nhiệt hình chữ U để tăng cường
và giữ nhiệt độ.
+) Hoạt động: khí than nóng từ lò phát sinh than đi vào cửa ở dưới than lò đi qua
lớp gạch để tách hết bụi tro ròi đi ra cửa thoát khí sang thiết bị nhiệt thừa.
 Lò hơi nhiệt thừa
+)Cấu tạo: dạng trụ đặt nghiêng để cân bằng trọng lượng và tăng hiệu suất của lò.
+) Hoạt động: khí nóng → cửa trên → ống trao đổi nhiệt. Tác dụng của lò là thu
nhiệt của khí than để sản xuất phụ.
 Thùng rửa khí
Tác dụng: đề phòng khi ngừng chế khí than, tránh trường hợp khí quay trở
lại gây nổ, làm lạnh và rửa sơ bộ khí.

 Tháp rửa
+) Cấu tạo: dạng trụ chia 3 tầng, có nón phân phối để phân phối đều nước.
+) Hoạt động: khí mang vẩn đục qua tháp làm sạch.
 Công đoạn rửa đóng.
Nhằm bảo vệ xúc tác, tổng hợp amoniac, các khí CO, CO
2
, O
2
, H
2
S còn sót
lại trong khi tinh chế được dung dịch axatat- amoniac đồng hấp thụ làm sạch triệt
để tới hàm lượng CO +CO
2
≤ 20 ppm, sau khi hấp thụ xong dung dịch được đưa
đi tái sinh bằng cách giảm áp xuất, tăng nhiệt độ, để các khí bị hấp thụ thoát ra
khởi dung dịch, nguồn hấp thụ khỏi dung dịch được khôi phục, khí được thu hồi
về đáy chuyển khí than làm nguyên liệu sản xuất.
Phản ứng xẩy ra:
Cu(NH
3
)
2
Ac + NH
3
+ CO → Cu(NH
3
)
3
AcCO + Q

2 NH
4
OH + CO
2
→ (NH
4
)
2
CO
3
+ H
2
O + Q
Trong đó Ac là gốc CH
3
COO
–

 Két khí:
Tác dụng: chứa khí than ẩm đồng thời trộn lẫn khí than các lò với nhau, giúp các
quá trình tinh chế, nén, tổng hợp NH
3
được liên tục.
 Xưởng tạo khí – lưu trình công nghệ cương vị 651
11
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
 Nhiệm vụ xưởng tạo khí
Cấp khí nhiên liệu cho quá trình tổng hợp NH
3
phân xưởng bao gồm các

cương vị chính sau :
- Cương vị băng tải
- Cương vị bơm quạt và nước cao áp 651A
- Cương vị 651
- Cương vị lọc bụi điện
- Cương vị bơm nước tuần hoàn
- Cương vị thu hồi khí thổi gió
 Lưu trình công nghệ cương vị 651.
Nhiệm vụ : sản xuất khí than ẩm với nguyên liệu đi từ than Antraxit và hỗn hợp
không khí + hơi nước.
• Nguyên lí quá trình khí hoá than ẩm:
Sản xuất khí hoá than ẩm tại cương vị 651 là quá trình khí hoá theo phương
pháp gián đoạn lò tầng cố định . Nguyên liệu là than cục được đưa vào từ đỉnh lò
Chất khí hoá là không khí và hơi nước được đi qua tầng nhiên liệu để tiến hành
khí hoá . Tro,xỉ được thải ra ở cửa đáy lò . Trong lò khí hoá khi đưa chất khí hoá
đi qua tầng nhiên liệu - để tiến hành phản ứng thì có sự phân tầng . Từ trên xuống
tầng nhiên liệu được phân tầng như sau : tầng sấy, tầng chưng, tầng khí hoá
( bao gồm tầng khử và tầng oxy hoá ), tầng xỉ .
Các phản ửng xảy ra chủ yếu ở tầng khí hoá :
2C + O
2
→ 2CO + Q
C + O
2
→ CO
2
+ Q
2CO + O
2
→ 2CO

2
+ Q
C + H
2
O → CO + H
2
+ Q
12
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
C + CO
2
→ 2CO + Q
C + 2 H
2
O → CO + Q
Ngoài ra còn các phản ứng phụ sau :
C + H
2
→ CH
4
+ Q
CO + 3H
2
→ CH
4
+ H
2
O + Q
CO
2

+ 4H
2
→ CH
4
+ 2H
2
O + Q
S + H
2
→ H
2
S
Bảng 2: Thành phần khí than ẩm như sau :
CO
2
O
2
CO H
2
N
2
CH
4
7 0,5 1,5 41 19 1

Chế khí than ẩm theo phương pháp gián đoạn bao gồm 2 giai đoạn chính đó
là: giai đoạn thổi gió và giai đoạn chế khí .
Ở giai đoạn đầu dùng không khí thổi vào đáy lò , khí thu được giải phóng ra
ngoài . Nhiệt độ tăng đến mức độ nhất định thì ngừng thổi gió . Bắt đầu đưa hỗn
hợp khí và hơi nước vào để chế khí than ẩm . Trong khoảng bắt đầu từ thổi gió

lần trước đến thổi gió lần sau được gọi là tuần hoàn làm việc .
Một tuần hoàn làm việc kéo dài 175 giây (100%) . Thông thường phân phối
thời gian 1 tuần hoàn làm việc như sau :
Giai đoạn thổi gió thổi lên lần 1 thổi xuống thổi lên lần 2 thổi sạch
% 22÷26 24÷28 38÷42 6÷9 3÷4
• Sơ lược lưu trình công nghệ
b1 : lược lưu trình công nghệ
b2.Thuyết minh lưu trình
Than cục được đưa lên bunke bắt đầu vào quá trình tạo khí .
13
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
 Thổi gió : nguồn không khí cung cấp cho qua trình thổi gió để tăng nhiệt
độ cho lò khí hóa . Không khí được quạt gió đưa vào đường ống chung với
áp suất 2800-3200 mmHg được đưa qua tầng than nóng đỏ xảy ra phản
ứng cháy của C với O
2
của không khí . Nhiệt tích lại của tầng than trong
lò. Sau khi đi ra khỏi lò đốt khí thổi gió được đi vào lò nhiệt theo hướng từ
trên xuống rồi qua van ống khói phóng không hoặc đưa tới cương vị thu
hồi khí thổi gió qua van thu hồi .
• Thổi lên lần 1 : hỗn hợp hơi nước và không khí qua tầng than nón đỏ , chế
tạo được khí than ẩm qua lò đốt . Qua lò hơi nhiệt thừa về van ba ngả đến
túi rửa rồi vào đường ống chung khí than qua tháp rửa , khí than đi từ dưới
lên nước tuần hoàn dội xuống lam lạnh và lam sạch tiếp khí than ẩm và đi
vào két khí .
• Thổi xuống : sau giai đoạn chế khí thổi lên , để tránh tầng lửa dịch lên gây
két tảng , bám vào vách lò người ta cho hơi nước đi vào từ đỉnh lò đốt và
đưa vào đỉnh lò phát sinh . Hơi nước thổi từ trên xuống đi qua tầng than .
Khí than hình thành sau khi đi qua tảng xỉ , mũ gió qua van ba ngả vao túi
rửa , ra dường ống chung khí than .

• Thổi lên lần 2 : sau khi thổi xuống khí than còn lưu lai ở đáy lò , đường
ống phía đáy lò , người ta dùng hỗn hợp không khí và hơi nước thổi lên để
• đảm bảo an toàn trước khi vào giai đoạn thổi gió . Lưu trình như thổi lên
lần 1 nhưng thời gian ngắn hơn .
• Thổi sạch : để thu hồi lượng khí than ẩm còn lưu lại trong thiết bị người ta
dùng không khí để thổi sạch với lưu trình như thổi gió nhưng van ống khói
đóng để thu hồi khí than về đường ống chung.
14
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
 Các hạng mục phân tích trong cương vị 651 - chỉ tiêu kỹ thuật cần
khống chế
• Các hạng mục cần phân tích trong cương vị 651.
a.Xác định hàm lượng khí CO
2
, O
2
, CO, H
2
, N
2
trong khí than
b.Xác định hàm lượng khí CO
2
, O
2
, CO trong khí thổi gió
c.Xác định hiệu suất phân giải hơi nước của lò tạo khí .
d.Các hạng mục phân tích khi mở may, ngừng máy và an toàn của xưởng .
d
1 :

Phân tích khí nghèo
d
2 :
Phân tích khí ở những khu vực cần đốt lửa có CO và H
2
.
d
3
: Phân tích khí ở những khu vực có NH
3
.
• Chỉ tiêu kĩ thuật cần khống chế.
S
T
T
Tên
công
trình
Nơi lấy
mẫu Tên mẫu
hạng mục
phân tích
chỉ tiêu
không chế

1
Lò
tạo
khí
Ra lò đốt

(A3)
Khí thổi
gió
CO
2
14÷16%
O
2
≤ 0,5%
CO ≤10%
Vào túi rửa
van 3 ngả
(A5)
Khí thổi
lên và thổi
xống
O
2
thổi
lên
≤ 0,5%
CO
2
thổi
lên
6,5÷8,5%
CO
2
thổi
xuống

4 ÷ 6%
O
2
thổi
xuống
≤ 0,5%
Ra tháp rửa
chung (A3)
Khí than
ẩm
CO
2
7 ÷ 8%
O
2
< 0.5%
H
2
+ CO ≥ 68%
Hiệu xuất
phân giải
15
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
Ra lò đốt
(A3)
hơi nước
giai đoạn
khí thổi lên
H
2

hiệu suất
Ra đáy lò
phát sinh
(A4)
Hiệu xuất
phân giải
nước giai
đoạn khí
thổi xuống
H
2
hiệu suất


2
Công
trình
thu
hơi
nhiệt,
khí
thổi
gió
Vào xilon Khí thổi
gió
CO
2
,O
2
,H

2,
CO,CH
4
Ra quạt khí
khói
Khí than
ẩm
H
2
+ CO
≤ 0,5%

3
Lọc
bụi đi
Vào tháp
lọc
Khí than
ẩm
CO
2
7 ÷ 8%
CO ≤ 0,5%
H
2
+ CO ≥ 68%


4
xưởng

tạo khí
chạy máy
trao đổi TB
đường ống
Khí nghèo
O
2
H
2
+ CO
≤ 1%
≤ 10%
Phục vụ
sửa chữa
Khí dùng
lửa
H
2
+ CO ≤ 0,5%
2.Dây chuyền tinh chế khí
 Gồm 4 giai đoạn:
 Công đoạn khử lưu huỳnh thấp áp.
Để hấp thụ H
2
S trong khí than ẩm. Hiện nay công ty đang sử dụng phương
pháp ướt với thành phần dung dịch gồm tananh, muối Na
2
CO
3
,

vanadat natri
(NaVO
3
).
Các phản ứng chính xẩy ra.
Na
2
CO
3
+ H
2
S → NaHS + NaHCO
3
16
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54


2 NaHS + NaVO
3
+ H
2
O → Na
2
V
4
O
3
+ 4NaOH + 2S↓
 Công đoạn biến đổi CO

CO + H
2
O
(h)
→ CO
2
+ H
2
+ Q
Sử dụng hơi nước để chuyển hoá CO. Phản ứng trên cần phải có điều kiện là
nhiệt độ và chất xúc tác.
 Công đoạn khử CO
2
.
Băng chuyền sau cải tạo kỹ thuật đã sử dụng công nghệ ( kiềm kali nóng cải
tiến) để hấp thụ CO
2
trong khí sau chuyển hoá thành CO.Khí sau khử thành CO
2
goi là tinh chế sau khi hấp thụ xong dung dịch được đưa đi tái sinh bằng cách
giảm áp suất, tăng nhiệt độ để khí CO
2
thoát ra khỏi dung dịch, nguồn lực hấp thụ
của dung dịch được khôi phục. Khí CO
2
sau khi tái sinh được đưa đi sản xuất ure
và CO
2
lỏng.
 Khử vi lượng CO và CO

2
 Các thiết bị chính sử dụng:
(1) Tháp hấp thụ
(2) Bộ lọc bụi, dầu
(3) Thiết bị trao đổi nhiệt
(4) Thiết bị làm lạnh nhanh bằng nước
(5) Tháp chuyển hóa
(6) Tháp tái sinh cao áp và thấp áp
3.Dây chuyền tổng hợp NH
3
Nguyên liệu để sản xuất NH
3
là than cục ,antraxit Hòn Gai, không khí và
H
2
O hơi. Sản xuất NH
3
và ure được tiến hành trên dây chuyền sản xuất liên tục.
Vì vậy trong quá trình sản xuất phải tiến hành đúng các quy trình, thao tác, quy
trình an toàn, tuân thủ nghiêm ngặt các chỉ tiêu công nghệ, khống chế các thông
số kĩ thuật trong giới hạn cho phép.
Điều kiện sản xuất ở nhiều công đoạn bộ phận có áp suất, nhiệt độ cao, có
17
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
môi trường độc hại dễ cháy nổ yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn, phòng chống
cháy nổ.
Phương trinh tổng hợp Amoniac.
N
2
+ 3H

2
→ 2NH
3

Phản ứng xẩy ra trong tháp tổng hợp NH
3
ở P ≤ 32 Mpa, T
0
= 450 ÷ 530
o
C,
xúc tác: α. Fe
Tháp tổng hợp NH
3
: làm sạch vỏ ngoài xúc tác và làm cân bằng áp suất cho
vỏ sọ xúc tác của hỗn hợp khí.
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP NH
3
TỪ ÁP SUẤT TRUNG BÌNH
18
Hệ thống
khử vi
lượng
Hệ thống
phát sinh
khí than
Than antrxit
Hệ
thống
khử

bụi thô
Két
chứa khí
Hệ
thống
khử bụi
tinh
Quạt vận
chuyển
khí
Khử
CO
2
Khử lưu
huỳnh
Chuyển
hóa CO
Khử bỏ 1
phân lưu
huỳnh
Máy nén
khí
Sản xuất
urê
Nhiều
sản phẩm
khác
Đi hệ
thống
cung cấp

nhiệt
lạnh
Kho chứa
NH
3
lỏng
Hệ thống
tổng hợp
NH
3
K-khí
Hơi nước
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54

4.Dây chuyền tổng hợp urê
Phản ứng xẩy ra trong tháp tổng hợp với P ≤ 20 MPa, T
0
= 180
0
± 2
0
C
theo hai giai đoạn
Giai đoạn 1: 2 NH
3
+ CO
2
→ NH
4
O-CO-NH

2
Giai đoạn 2: NH
4
O-CO-NH
2
→ (NH
2
)
2
CO + H
2
O
 Tháp tổng hợp urê
Cấu tạo: vỏ ngoài chịu áp bằng thép, vỏ trong là lớp lót chịu ăn mòn. Có các đĩa
định hướng làm tăng tiếp xúc pha và tăng thời gian lưu.
 Thiết bị chưng phân giải
Tác dụng: chưng dung dịch urê sau tiết lưu để loại bỏ khí chưa phản ứng.
5.Nhà máy nhiệt điện
Nhà máy được thiết kế với 7 lò hơi, bao gồm: 2 lò tiêu thụ 75 tấn than /giờ
và 5 lò 35 tấn/giờ. Định mức 145 kg/tấn hơi nước.
Nhà máy sử dụng than antraxit khi đưa vào lò được nghiền mịn, qua các
băng tải vân vào lò đốt làm nong hơi nước từ đó làm turbine quay phát điện.
Công suất 39 Mw/h, mỗi kg than sản xuất được 1Kw điện.
19
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
TỔNG KẾT
Thực tập là thời gian học tập thực tế của sinh viên công nghệ tại các nhà
máy sản xuất . Qua đợt thực tập tại công ty TNHH một thành viên phân đạm
và Hóa chất Hà Bắc, em đã học hỏi được nhiều điều mới từ thực tế hoaatj
động sản xuất của nhà máy qua đó cũng làm sáng rõ được nhiều điểm nghi

vấn trong lý thuyết tăng thêm kiến thức thực tế để giúp em trong quá trình làm
việc sau này. Quan trọng hơn, qua đợt thực tập này giúp em định hướng được
công việc của một kỹ sư kỹ thuật hóa học sẽ thực hiện trong tương lai sắp tới.
Trên đây là báo cáo thực tập, tổng kết lại những kiến thức đã tìm hiểu
được qua đợt thực tập tại nhà máy. Sau chuyến đi tham quan thực tế đầy ý
nghĩa chúng em mong Nhà trường tiếp tục duy trì và nhiều hơn nữa những
chuyến đi tham quan thực tế dành cho sinh viên. Vì trong quá trình tìm hiểu,
do thời gian có hạn, kiến thức sản xuất công nghiệp còn nhiều hạn chế, do đó
báo cáo không tránh khỏi sai sót. Vì vậy, em mong thầy cô bổ sung thêm để
giúp em có thể làm tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
20
SV : HỒ MẬU NHÂN KỸ THUẬT HÓA HỌC 2-K54
MỤC LỤC
I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NHÀ MÁY 1
II. CƠ SỞ HÓA HỌC 4
1.Nhiệt độ phản ứng 5
2.Áp suất 5
3.Ảnh hưởng của nước 5
4.Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần nguyên liệu 5
5.Ảnh hưởng của khí tạp 5
III.LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TRONG
CÔNG TY (URÊ) 6
1.Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất urê 6
2.Trình bày về lưu trình công nghệ sản xuất 7
IV.CÁC THIẾT BỊ CHÍNH SỬ DỤNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN
XUẤT 10
1.Dây chuyền công nghệ xưởng tạo khí 10
2.Dây chuyền công nghệ tinh chế khí 16
3.Dây chuyền công nghệ tổng hợp NH

3
17
4.Dây chuyền công nghệ tổng hợp urê 18
5.Nhà máy nhiệt điện 19
TỔNG KẾT 20
21