Báo cáo thực tập TÌM HIỂU DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG AMONI NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Company
LOGO
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
“TÌM HIỂU DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG AMONI
NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ”
Sinh viên thực hiện : Võ Trọng An
Đỗ Ngọc Anh
Lớp : 09H5
NỘI DUNG BÁO CÁO
Công đoạn methan hóa
Công đoạn khử CO
2
Công đoạn chuyển hóa CO
Công đoạn Reforming
Công đoạn khử lưu huỳnh
Công đoạn tổng hợp NH
3
2
GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Đơn vị thành viên của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam

Vốn điều lệ: 3800 tỷ đồng

Tổng diện tích là 63 ha

Đưa vào hoạt động năm 2004

Sản lượng: 800.000 tấn urea/năm
3

NGUỒN NGUYÊN LIỆU CỦA NHÀ MÁY

Nguồn nguyên liệu: khí thương phẩm từ Nhà máy Chế biến khí Dinh Cố

Đặc tính và thành phần khí:

Nhiệt độ: 18 – 36
o
C.

Áp suất: 40 bar.

Trọng lượng phân tử: 18,68 g/mol.

Thành phần:

C
1
= 77,66%

C
2
= 7,38%

C
3
= 3,53%

C
4

+
= 2,01%

CO
2
= 8,00%

N
2
= 1,42%
4

Nguồn Nitơ: Khí Nitơ (N2) được lấy từ không khí

Nguồn Hydro: Khí Hydro được tạo ra nhờ phản ứng Reforming khí thiên nhiên bằng hơi
nước nguyên liệu

Nguồn CO2: Khí CO2 là nguyên liệu để tổng hợp Urê, được điều chế từ công đoạn
Reforming khí thiên nhiên.
5
CÁC LOẠI SẢN PHẨM
Sản phẩm chính- Urea:

Công suất: 800.000 tấn/năm.

Cỡ hạt: 1,4 – 2,8 mm

Hàm lượng N: >46,3%.

Độ ẩm: <0,4%.


Hàm lượng biuret <1%.
CÁC LOẠI
SẢN PHẨM
Sản phẩm phụ Ammonia:

Ammonia chủ yếu dùng để
tổng hợp Urea, lượng thừa
ra được đưa về bồn chứa.

Công suất 10.000 tấn/năm.
6
CÁC PHÂN XƯỞNG TRONG NHÀ MÁY
Phân xưởng
Ammonia
Phân xưởng
Urea
Phân xưởng
phụ trợ
NHÀ MÁY
7
GIỚI THIỆU PHÂN XƯỞNG AMMONIA
Mục đích:

Cung cấp NH
3
cho
phân xưởng Urê

Cung cấp CO

2
cho
phân xưởng Urê

Sản xuất NH
3
thương
mại đưa vào bể chứa

Phân xưởng Ammonia
vận hành theo công nghệ
Haldor Topsoe, với công
suất 10.000 tấn/năm.
SƠ ĐỒ KHỐI XƯỞNG AMMONIA
8
9
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Cụm xử lý
lưu huỳnh
Cụm chuyển hóa
KTN  CO, CO
2
, H
2
Cụm chuyển hóa CO
ở t
0
cao và thấp
Cụm tách
CO

2
Cụm Metan
hóa
Chu trình tổng
hợp Amoniac
10
HDS & REFORMING
HYĐRO HÓA
R-2001
HẤP THỤ H
2
S
R-2002 A/B
REFORMING
SƠ CẤP
H-2001REFORMING
THỨ CẤP
R-2003
QUÁ TRÌNH HDS

Mục đích:
Phần lớn khí thiên nhiên có chứa một lượng nhỏ lưu huỳnh mà xúc tác dùng cho công nghệ
reforming bằng hơi nước, xúc tác quá trình chuyển hóa CO nhạy cảm với hợp chất chứa lưu huỳnh

Khí sau khi qua xử lý HDS có hàm lượng lưu huỳnh <0,05%

Các phản ứng xảy ra:

Trong thiết bị Hydro hóa R-201 :


RSH + H
2
→ RH + H
2
S

R
1
SSR
2
+ 2H
2
→ R
1
H + R
2
H + H
2
S

R
1
SR
2
+ 2H
2
→ R
1
H + R
2

H + H
2
S

(CH)
4
S + H
2
→ C
4
H
10
+ H
2
S

COS + H
2
→ CO + H
2
S

Trong thiết bị hấp thụ H
2
S R-202 A/B :

ZnO + H
2
S → ZnS + H
2

O

ZnO + COS → ZnS + CO
2
11
Xúc tác CoMoS
x

Xúc tác TK-550/TK-250 thường được cung cấp ở dạng oxit, có hoạt tính thấp. Sau đó nó được hoạt
hóa bằng sunfit hóa CoO và MoO3 tạo CoMoSx:
CoO/MoO3 + S => CoMoSx
www.themegallery.com

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác: nồng độ H2, nhiệt độ, hàm lượng S trong nguyên liệu

Khống chế hàm lượng CO, CO2 trong nguyên liệu
•
CO
2
+ H
2
/H
2
S  CO/COS + H
2
O
•
CO  CO
2
+ C (muội than)

Quá trình hấp phụ H
2
S

Kp(T) = PH2S / PH2O = 2,6
×
10
-5
tại 400
0
C

Trong trường hợp có CO2 trong khí nguyên liệu, có thể ảnh hưởng đến hoạt động của kẽm oxid.
Khí H2 recycle sẽ phản ứng với CO2 và hình thành nước:
H2 + CO2
⇔
CO + H2O

Hơi công nghệ không nên để mang vào trong TBPW, oxit kẽm sẽ bị hydrat hóa và nó không thể tái
sinh trở lại ZnO trong thiết bị phản ứng.

Nhiệt độ hấp phụ tối ưu: 370 – 380
o
C

2 tháp hấp phụ đặt nối tiếp
www.themegallery.com
QUÁ TRÌNH REFORMING

Quá trình gồm hai giai đoạn : Reforming sơ cấp và thứ cấp.


Các phản ứng xảy ra:

C
n
H
2n+2
+ 2H
2
O ↔ C
n-1
H
2n
+ CO
2
+ 3H
2
– Q (1)

CH
4
+ 2H
2
O ↔ CO
2
+ 4H
2
– Q (2)

CO

2
+ H
2
↔ CO + H
2
O + Q (3)

Quá trình reforming sơ cấp :

Nguyên liệu của quá trình reforming là khí đã được khử S và
dòng hơi nước

Dòng khí trước khi vào thiết bị phản ứng :

Nhiệt độ : 520
0
C

Áp suất : 34,3 barg
15
16
QUÁ TRÌNH REFORMING
Reforming
sơ cấp
H-2001
Khí nhiên liệu (Khí đốt)
Chuyển hóa CO
Khí công nghệ
Hơi nước
Reforming

thứ cấp
R-2003
Không khí
REFORMING SƠ CẤP
T
in
: 535 ºC
P
in
: 34.8 barg
T
out
: 783 ºC
P
out
: 30.9 barg
Hơi nước/carbon: 3
Xúc tác : Ni
CH
4
: 14.8 mol%
REFORMING THỨ CẤP
T
out
∼ 966 ºC
P
out
: 30.4 barg
Xúc tác: Ni
CH

4
: 0.6 mol%
Air: 21%O
2
, 79%N
2
Mục đích: Sản xuất khí tổng hợp.
PHẢN ỨNG QUÁ TRÌNH

C
n
H
2n+2
+ H
2
O  C
n-1
H
2n
+ CO
2
+ 3H
2
– Q

CH
4
+ 2H
2
O  CO

2
+ 4H
2
- Q

CO
2
+ H
2
 CO + H
2
O – Q

Nhiệt cần cho PƯ 3 << nhiệt cần cho PƯ 1, 2
QUÁ TRÌNH REFORMING

Refomer sơ cấp: nhiệt được cấp gián tiếp từ lò đốt (480 béc đốt, xếp thành 6 hàng), nguyên liệu được đưa vào
180 ống chứa xúc tác

Reformer thứ cấp: nhiệt được cấp trực tiếp bằng cách đốt khí công nghệ.

Xúc tác: Ni

Khí công nghệ đi ra có nhiệt độ cao (958
o
C) được tận dụng nhiệt để sản xuất hơi nước quá nhiệt
www.themegallery.com
18
CHUYỂN HÓA CO, TÁCH CO
2

& METHANE HÓA
CHUYỂN HÓA CO
Ở NHIỆT ĐỘ CAO
R-2004
CHUYỂN HÓA CO
Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
R-2005
METHANE
HÓA
TÁCH
CO
2
CHUYỂN HÓA CO

Mục đích: Chuyển hóa khí CO trong nguyên liệu thành CO2 để cung cấp cho quá trình
tổng hợp Urea

Chuyển hóa CO thành CO2 bằng hơi nước:
CO + H2O
↔
CO2 + H2 + Q
19
www.themegallery.com
- Chuyển hóa nhiệt độ cao R204 (nguyên liệu vào: 360
o
C)
- Chuyển hóa nhiệt độ thấp R205 (nguyên liệu vào: 190
o
C –
trên nhiệt độ điểm sương 15 – 20

o
C)
-
Hàm lượng CO trước: 13,26% mol
-
Hàm lượng CO sau: 0,23% mol
Company Logo
www.themegallery.com
22
CÔNG ĐOẠN TÁCH CO
2
Tháp hấp
thụ CO2
Dung môi
MDEA giàu
Tháp tái
sinh CO2
Dung môi
MDEA nghèo
Khí công nghệ
Khí đã loại CO
2
Khí CO2 đi tổng
hợp Urê
Dm MDEA sạch
Dm MDEA bẩn
MỤC ĐÍCH: Tách CO
2
 cung cấp cho xưởng Urê.
Dung môi hấp thụ: MDEA 40 wt.% MDEA + 3 wt.%

piperazine  tăng độ truyền khối CO
2
MDEA reaction: R
3
N + CO
2
+ H
2
O  R
3
NH
+
+ HCO
3
-
Piperazine reaction: 2R
2
NH + CO
2
 R
2
NH
2
+
+ R
2
NCOO
-
QUÁ TRÌNH TÁCH CO
2


Mục đích: Loại bỏ các hợp chất chứa Oxy như H2O, CO2 là các chất gây ngộ độc
đến xúc tác trong thiết bị tổng hợp Ammonia. Mặt khác một lượng nhỏ CO2 với
sự có mặt nước sẽ gây ăn mòn. Vì vậy cần loại bỏ CO2 và H2O đến nồng độ cho
phép: [CO2] <500 ppm

Phương pháp sử dụng là hấp thụ hóa học dùng dung môi MDEA 40 %m và 3%
Piperazine. MDEA là chất hấp thụ CO2 còn Piperazine tăng tốc độ truyền khối
CO2 từ pha khí sang pha lỏng.
SƠ ĐỒ CỤM THIẾT BỊ HẤP THỤ CO
2
BẰNG MDEA 23

Sơ đồ công nghệ bao gồm 1 tháp hấp thụ 2 cấp, 1 tháp giải hấp 2 cấp, 2 bình tách

- Bình tách áp cao: tách sơ bộ các khí trơ hòa tan
- Bình tách áp thấp: tách phần lớn CO2

Làm tinh khiết CO2 qua phân xưởng Urea

Tháp hấp thụ 2 cấp
- Tầng trên: dung môi thuần
- Tầng dưới: dung môi bán thuần
Company Logo
www.themegallery.com
25
CÔNG ĐOẠN MÊTAN HÓA
Tháp mêtan
Hóa
R-3001

Tháp tách khí
Lần cuối
V-3011
Khí đã loại CO2
Khí đi tổng hợp
amôniăc
condensate
MỤC ĐÍCH: Chuyển hóa CO, CO
2
 CH
4
Khí sau khi qua công đoạn chuyển hóa CO và tách CO
2
vẫn còn một lượng nhỏ CO,
CO
2
 gây ngộ độc xúc tác cho thiết bị tổng hợp NH
3.
XÚC TÁC & PHẢN ỨNG QUÁ TRÌNH:
Công đoạn cuối làm sạch khí.
Xúc tác : Ni
Phản ứng ngược của quá trình reforming
CO + 3H
2
 CH
4
+ H
2
O + Q
CO

2
+ 4H
2
 CH
4
+ 2H
2
O + Q
METHANATION
Xúc tác : Ni
Nhiệt độ : 300 ºC
Áp suất : 26.6 barg