quy trình công nghệ sản xuất amoniac tại nhà máy đạm phú mỹ

Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
.

Quy trình công nghệ sản xuất amoniac tại nhà máyĐạm Phú Mỹ
 
 !"#$%!&!"'()*$!+).
2.1 KHÁI QUÁT
2.2 CÔNG ĐOẠN TỔNG HỢP AMONIAC
2.2.1 Công đoạn khử lưu huỳnh
2.2.2. Công đoạn reforming18
2.2.3. Công đoạn chuyển hóa CO.
2.2.4 Công đoạn tách CO
2
2.2.5 Công đoạn Metane hóa
2.2.6. Công đoạn tổng hợp Amoniac
2.2.7.Công đoạn xử lý nước ngưng tụ
, /012.30456766
89,(:6
8; +<#=6
88 ><
;
?
;
@$!"ABCD$(&!"'(7
8E D!(F!AB@G7
8H D*I'!"
8
@$!"ABF!$D!CD$(8
8J K#=A !""+)!
L,MM,MNO65PQ30MR
E94#S!D*I'!"!I@$!"6**$!+)T!"

E;I!"UV!(W!BD*I'!"3++$D)!@$!"!IX(IG!"(($
*DY43
L67ZO73045.4
H9!"G)+!%!)$#=!".4
H;[+<!(((\!"])^)!$D!)$#=!"CD)!$D!$+_*
44
DH09H1 1
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
P`+a+2F
Với những hành trang kiến thức thu thập trong quá trình học tập và rèn
luyện tại trường sẽ không đủ nếu không có quá trình thực tập thức tế tại các
nhà máy, xí nghiệp.Trong quá trình thực tập,sinh viên đã vận dụng những
kiến thức đã học để tìm hiểu những gì đang diễn ra tại nhà máy, và qua quá
trình tìm hiểu tại nhà máy sẽ giúp sinh viên tiếp thu những kiến thức khác mà
nhà trường không có điều kiện giảng dạy.
Kết quả của quá trình thực tập tại các nhà máy , xí nghiệp sẽ đánh giá
chính năng lực tiếp thu của người sinh viên trong suốt thời gian học tập ở
trường. Do nhà máy lớn và nhiều phân xưởng nên em mới chỉ tìm hiểu được
công nghệ của xưởng Amoniac một cách đầy đủ nhất. Trong quá trình thực
tập tại nhà máy Đạm Phú Mỹ em luôn cố gắng lắng nghe các anh (chị) kỹ sư
vận hành tại nhà máy để tích góp kiến thức, kinh nghiệm trong quá trình lao
động, và luôn tuân thủ các nguyên tắc an toàn lao động.
Cuốn báo cáo thực tập này chính là công sức tích góp tất cả các tài tiệu
và những ghi nhận từ thực tế thực tập tai nhà máy Đạm Phú Mỹ về các chế độ
công nghệ trong nhà máy.
SINH VIÊN THỰC TẬP
DH09H1 2
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Pb0
Trong khoảng thời gian được đi thực tập tại Nhà máy Đạm Phú Mỹ, trực

thuộc công ty cổ phần phân đạm và hoá chất dầu khí Việt Nam.Em đã học hỏi
và tích lũy được rất nhiều kiến thức bổ ích.Kiến thức là nền tảng cơ bản để
phục vụ công việc sau này của em, tuy nhiên bên cạnh kiến thức thì cũng cần
phải có kinh nghiệm, đặc biệt đối với chuyên ngành công nghệ Lọc – Hoá
Dầu. Và nhờ trong thời gian đi thực tập tại nhà máy Đạm Phú Mỹ thì ít nhiều
em thu cho mình chút ít kinh nghiệm và mở mang hiểu biết. Tất cả những gì
chúng em nhìn thấy và học hỏi được tại Nhà máy Đạm Phú Mỹ có thể nói đó
là những kiến thức thực nghiệm và kinh nghiệm hoàn toàn mới, mà khi ngồi
trên giảng đường đại học chúng em chỉ biết qua lý thuyết và hình ảnh.Vì vậy,
sau đợt thực tập này chúng em đã tự hoàn thiện kiến thức mình hơn để có thể
phục vụ cho công việc sau này.
Trong thời gian thực tập vừa qua, chúng em đã gặp rất nhiều những khó
khăn nhất định, nhưng nhờ sự giúp đỡ của toàn thể ban lãnh đạo công ty và
đăc biệt là nhờ sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các anh (chị) kỹ sư trong
phân xưởng Amoniac của Nhà máy và thầy Nguyễn Diệp Khanh (giảng viên
Khoa hoá học và công nghệ thực phẩm Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu)
đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đợt thực tập này.
Em xin chân thành cảm ơn !
DH09H1 3
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh

I. cd6LeZ,-2fMgh
Nhà máy Đạm Phú Mỹ thuộc PVFCCo được đặt tại khu công nghiệp
Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.Được đưa vào hoạt
động ngày 22-9-2004.
Nhà máy có tổng vốn đầu tư 445 triệu USD và có diện tích 63 ha, sử
dụng công nghệ của Haldor Topsoe Đan Mạch để sản xuất Amonia (công
suất 1.350 tấn/ngày) và công nghệ của hãng Snnampogrety (italia) để sản xuất
Urê (công suất 2.200 tấn/ngày).
Đây là các công nghệ hang 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 Amonia và Urê. Chu trình công nghệ khép kín cùng với việc 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, xưởng urê,
xưởng phụ trợ và các phòng/xưởng chức năng khác.
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.
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.
Với đội ngũ cán bộ quản lý, vận hành và công nhân, kỹ thuật viên lành
nghề, 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. Năm 2008 và năm
2009, Nhà máy Đạm Phú Mỹ đã vinh dự đón nhận Huân chương Lao động
DH09H1 4
ÔNG LÊ VĂN MINH
PGD SẢN XUẤT
ÔNG NGUYỄN ĐÌNH HÙNG
PGD NỘI CHÍNH
ÔNG TỪ CƯỜNG
GD NHÀ MÁY
ÔNG KHƯƠNG ĐÌNH THẮNG
PGD THƯƠNG MẠI
X.AMO x.ure X.PHỤ
TRỢ
X.SẢN
PHẨM

P.CNXS P.KCS
P.HC P.AT.BV
P.KTTK
P.TCNS
P.KTh
X.ĐIỆN
X.SCCX
X.GCCT
X.ĐL
TĐH
P.VT
P.GN
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
hạng 2 và hạng 3 do Nhà nước trao tặng. Tháng 10/2012, Nhà máy đã đạt
mốc sản lượng 6 triệu tấn urea.Và ngày 26/3/2013, Nhà máy Đạm Phú Mỹ
đã được vinh dự đón nhận Huân chương Lao động Hạng Nhất.

II. Le676.
;9PSi(+<!CDiUj!")*$!+)
Người Roman xưa đã tìm thấy muối amoni clorua tại đền thờ thần
Jupiter tại xứ Libi cổ và gọi muối đó là “ muối Amun” ( salt of
Amun).Trong một tác phẩm cổ, Caius Plinius Secundus (hay còn gọi là
DH09H1 5
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Pliny the Elder) có nhắc đến tên một loại muối được gọi là “Hammoniacus”
(hammoniacus sal, hay còn gọi là sal ammoniac). Vào Thế kỷ thứ 8, các nhà
giả kim thuật Arập đã biết đến sal ammoniac. Sau đó vào Thế kỷ 13, Geber
(Jabir ibn Hayyan) và các nhà giả kim thuật châu Âu cũng nhắc đến tên
muối này. Vào thời kỳ Trung thế kỷ, những người thợ nhuộm đã biết dùng
muối sal ammoniac (còn được gọi là nước tiểu lên men) để làm đổi màu các

loại thuốc nhuộm có nguồn gốc thảo mộc. Vào Thế kỷ 15, Basilius
Valentinus

đã chỉ ra rằng có thể thu được amoniac bằng các cho kiềm tác
dụng với sal ammoniac. Sau đó loại muối này đã được điều chế bằng cách
chưng (nhiệt phân) sừng và móng gia súc, sau đó trung hòa dịch cất chứa
cacbonat thu được với axit clohyđric (HCl).
Lần đầu tiên amoniac dạng khí do Joseph Priestley phân lập vào năm
1774 và được ông đặt tên là “không khí kiềm” (alkaline air). Tuy nhiên người
đầu tiên thu được chất khí này là nhà giả kim thuật Basil Valentine. 11 năm
sau, Claude Louis Berthollet đã xác định được thành phần phân tử của
amoniac là NH
3
.
Fritz Haber

và Carl Bosch

là những người phát hiện quy trình sản
xuất amoniac vào năm 1909.Công trình này đã được đăng ký phát minh
vào năm 1910.
Người Đức là là những người đầu tiên trên thế giới sử dụng amoniac ở
quy mô công nghiệp trong thời kỳ Đại chiến thế giới lần thứ I sau khi bị
phong tỏa mất nguồn natri nitrat từ Chilê.Khi đó amoniac được được người
Đức dùng để sản xuất thuốc nổ phục vụ chiến tranh.
;;"k!(+!)*$!+)
Hiện nay ngoài nguồn NH
3
nhân tạo (các nhà máy sản xuất phân urê hoặc
các nhà máy chuyên sản xuất amoniac lỏng), trong tự nhiên cũng có một lượng

DH09H1 6
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
nhỏ NH
3
tồn tại trong khí quyển do thường xuyên hợp chất này được tạo ra từ
các quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc động, thực vật.
Trong nước mưa, nước biển người ta cũng phát hiện thấy có NH
3
và các
các muối amoni.Hoạt động của núi lửa cũng là nguồn sinh ra muối amoni
(như amoni clorua NH
4
Cl và amoni sunfat (NH
4
)
2
SO
4
).Tại một số vùng
khoáng chứa sôđa, người ta cũng thấy có các tinh thể amoni bicacbonat
NH
4
HCO
3
.Các hoạt động sinh hóa hàng ngày của người và động vật cũng là
nguồn sinh ra NH
3
.
=KB!:G[l!m))*$!+)
3.1. Tính chất vật lý .

Amoniac có công thức phân tử là NH
3
.Phân tử lượng NH
3
là 17,0306g/mol.
Ở điều kiện thường, NH
3
khan là một chất khí không màu, nhẹ bằng nửa
không khí (tỷ trọng so với không khí bằng 0,596 ở O
o
C), có mùi sốc đặc trưng.
Amoniac khan tạo “khói” trong không khí ẩm. Amoniac hòa tan mạnh
trong nước tạo thành dung dịch nước của NH
3
(hay còn gọi là amoni hyđroxit
do trong dung dịch nước của amoniac có tạo thành NH
4
OH). Ở O
o
C, NH
3
có
độ hòa tan cực đại là 89,9g trong 100 ml nước. Dung dịch nước của NH
3
(còn
có tên là “ nước đái quỷ”) khá bền nhưng bị loại gần hết NH
3
khi đun tới sôi.
Nồng độ của amoni hyđroxit có thể được xác định bằng tỷ trọng kế hoặc
Bomé kế.

Ở áp suất khí quyển, NH
3
hóa lỏng tại -33,34
o
C (239,81
o
K), có trọng
lượng riêng 682 g/lit tại 4
o
C, hóa rắn tại -77,73
o
C (195,92
o
K), vì vậy ở nhiệt
độ thường người ta phải lưu trữ NH
3
lỏng dưới áp suất cao (khoảng trên 10
atm tại 25,7
o
C).
DH09H1 7
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Do NH
3
lỏng có entalpy (nhiệt bay hơi) ∆H thay đổi lớn (23,35kJ/mol)
nên chất này được dùng làm môi chất làm lạnh.
NH
3
lỏng là một dung môi hòa tan tốt nhiều chất và là một trong những
dung môi ion hóa không nước quan trong nhất. Nó có thể hòa tan các kim loại

kiềm, kiềm thổ và một số kim loại đất hiếm để tạo ra các dung dịch kim loại
(có màu), dẫn điện và có chứa các electron solvat hóa.
Dưới đây là bảng tóm tắt một số tính chất đặc trưng của NH
3
Điểm sôi (ở áp suất khí quyển) -33,34°C
Tỷ trọng (so với không khí ở O
o
C) 0,596
Độ hòa tan trong nước g/100g H
2
O 89,9 (O
o
C)
60 (ở 15°C)
7,4 (100°C)
Độ tan của NH
3
khí trong 1 lit nước 700 lít (20°C)
Giới hạn nổ với không khí 15-28% (thể tích)
Độ tan của một số muối vô cơ trong NH
3
lỏng:
 2=)!X"*K+?9nn"
8
T!"Y
Amoni axetat 253.2
Amoni nitrat 389.6
Liti nitrat 243.7
Natri nitrat 97.6
Kali nitrat 10.4

Natri florua 0.35
Natri clorua 3.0
Natri brorua 138.0
DH09H1 8
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Natri iodua 161.9
Natri tioxyanat 205.5
NH
3
lỏng là một dung môi ion hóa nhưng yếu hơn nước. Nó có thể hòa
tan và phân li nhiều hợp chất có liên kết ion điển hình như các muối nitrat,
nitrit, xyanua, v.v của kim loại kiềm và amoni. Trong NH
3
lỏng, các muối
amoni tan đều có tính axit. So với trong môi trường nước, thế oxyhóa khử của
nhiều hệ trong NH
3
lỏng đều chuyển sang dương hơn.
 E oXL^)*$!+)T!"Y E oXL^!IY
Li
+
+ e
−
⇌ Li
−2.24 −3.04
K
+
+ e
−
⇌ K

−1.98 −2.93
Na
+
+ e
−
⇌ Na
−1.85 −2.71
Zn
2+
+ 2e
−
⇌ Zn
−0.53 −0.76
NH
4
+
+ e
−
⇌ ½ H
2
+ NH
3
0.00 –
Cu
2+
+ 2e
−
⇌ Cu
+0.43 +0.34
Ag

+
+ e
−
⇌ Ag
+0.83 +0.80
3.2. Tính chất hóa học
Phân tử NH
3
có cấu trúc kim tự tháp tam giác (trigonal pyramid).
DH09H1 9
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Trong không khí, NH
3
là chất bền, không tự bốc cháy và không duy trì sự
cháy.Ở nhiệt độ cao (1200
o
C) và có mặt của chất xúc tác thích hợp, amoniac
có thể bị phân hủy thành nitơ và hyđro.
2NH
3
→ N
2
+ 3H
2
t°= 1200°C (1)
NH
3
có thể phản ứng với các chất oxy hóa. Ví dụ: nó có thể cháy trong
oxy với ngọn lửa màu lục vàng yếu cho sản phẩm là nitơ và nước; có thể cháy
trong khí clo, nitơ bị đẩy ra và tạo HCl, còn trong trường hợp dư NH

3
thì có
thể xảy ra nổ mạnh đồng thời tạo thành nitơ triclorua NCl
3
. Khi đó nitơ trong
phân tử NH
3
chuyển hóa trị từ - 3 lên +3.
Cũng vì lẽ NH
3
dễ dàng phản ứng với nhiều chất, trong đó có các chất
oxy hóa mạnh, các axit mạnh, v.v , nên trong thực tế người ta khuyến cáo
không nên trộn lẫn (hoặc để gần) amoniac với các axit mạnh, các halogen, các
chất chất tẩy trắng clorin (chlorine bleach) hoặc các chất oxy hóa mạnh khác.
NH
3
khan (độ ẩm dưới 0,2%) không phản ứng với HCl khan, tuy nhiên
khi có mặt của nước (độ ẩm) sẽ xảy ra phản ứng mạnh. Trong trường hợp này,
NH
3
thể hiện tính bazơ điển hình. Dung dịch nước của amoniac thường được
gọi là amoni hyđroxit với hằng số bazơ pk=4,75, và tác dụng tỷ lượng với các
axit và tạo các muối amoni. Ví dụ:
NH
3
+ HCl → NH
4
Cl (2)
Phản ứng tạo khói trắng rất đặc trưng khi cho hơi NH
3

tiếp xúc với
dung dịch HCl đậm đặc.
DH09H1 10
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Trong khi đó bản thân NH
3
khan lại là một axit rất yếu, có thể mất 1
proton H
+
tạo thành anion amid NH
2
-
. Ví dụ cho liti nitrua vào NH
3
lỏng
người ta nhận được anion amid (NH
2
-
)
Li
3
N
()
+ 2 NH
3 ()
→ 3 Li
+
()
+ 3 NH
2

−
()
(3)
Hyđro trong NH
3
có thể bị các kim loại mạnh đẩy ra và thế chỗ để tạo ra
các nitrua như magie có thể cháy trong NH
3
để tạo magie nitrua Mg
3
N
2
. Natri
hoặc kali kim loại nóng có thể tạo ra các nitrua (NaNH
2
, KNH
2
) khi tác dụng
với NH
3
.
NH
3
có thể bị oxy hóa thành axit nitric HNO
3
với sự có mặt của xúc tác
platin ở nhiệt độ 750-800
o
C, áp suất oxy 9 atm. Quá trình này được gọi là quá
trình Oswald

4 NH
3
+ 8 O
2
→ 4 HNO
3
+ 4 H
2
O (4)
Từ axit nitric người ta có thể sản xuất nhiều dẫn xuất của nitơ trong đó
có các chất nổ.
NH
3
tự bốc cháy ở 651 °C và có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí khi
nồng độ nằm trong vùng 16–25% (có tài liệu nói là 16-28%).
NH
3
có tính ăn mòn các kim loại và hợp kim chứa đồng (Cu), kẽm (Zn),
nhôm (Al), vàng (Au), bạc (Ag), thủy ngân (Hg), v.v Vì vây trong thực tế
người ta khuyến cáo không nên để hơi hoặc dung dịch amoniac tiếp xúc với
DH09H1 11
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
các vật dụng có chứa các kim loại hoặc hợp kim này. Khi NH
3
tiếp xúc lâu dài
với một số kim loại (Au, Ag, Hg, Ge, Te, Sb…) thì có thể tạo ra các hợp chất
kiểu fuminat dễ gây nổ nguy hiểm.
Amoniac lỏng phá hủy các chất dẻo, cao su,gây phản ứng trùng hợp nổ
của etylen oxit.
DH09H1 12

Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh

d@p! !"!"<l!q:)*$!+)%+!D*
2%*Mrs
I. 
Trong nhà máy, amôniắc được sản xuất từ khí tổng hợp chứa hydro và
nitơ với tỉ lệ xấp xỉ 3:1. Phần này sẽ mô tả lý thuyết quá trình phản ứng liên
quanđến dản xuất NH
3
.
Công nghệ sản xuất ammonia tại nhà máy đạm phú mỹ theo công nghệ
 đi từ khí thiên nhiên (NG) được thiết kế cho hai trường hợp
vận hành chính (1350 tấn NH
3
/ngày , 1650 tấn CO
2
/ngày ) theo các công
đoạn sau :
- U@$a)CDAiIt! trong dòng khí thiên nhiên bằng xúc tác
Cobalt-molybdenum (TK-250) và ZnO theo phản ứng sau:
RSH + H
2
RH + H
2
S
COS + H
2
CO + H
2
S

ZnO + H
2
S ZnS + H
2
O
ZnO + COS ZnS + CO
2
Hàm lượng lưu huỳnh trong khí sau khi khử lưu huỳnh nhỏ hơn 0.005 ppmV.
- Ouv$@*+!" : khí sau khi khử lưu huỳnh được reforming trong thiết bị
reforming sơ cấp và thứ cấp với xúc tác Niken-Magie-Nhôm.
C
n
H
m +
H
2
O C
n-1
H
m-2
+ CO
2
+ 2H
2
- Q
CH
4
+ H
2
O CO + 3H

2
- Q
CO + H
2
O CO
2
+ H
2
+ Q
C
n
H
m
+ O
2
CO
2
+ H
2
O - Q
Công đoạn sơ cấp khí reforming bằng hơi nước , lượng nhiệt phản ứng được
cung cấp bởi quá trình đốt ngoài .
Công đoạn reforming thứ cấp bằng không khí , lượng nhiệt phản ứng được
cung bởi quá trình đốt trong.
DH09H1 13
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
- _!a)7 Dòng khí công nghệ sau khi qua reforming được
đưa vào
thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ cao và chuyển hóa CO nhiệt độ thấp.
CO + H

2
O CO
2
+ H
2
+ Q
- 7
;
Ở điều kiện vận hành bình thường dòng khí sau khi qua
chuyển
hóa có hàm lượng CO
2
18.16 % được tách CO
2
bởi dung dịch MDEA.
R
3
N + H
2
O + CO
2
R
3
NH
+
+ HCO
3
-
2R
2

NH + CO
2
R
2
NH
2
+
+R
2
N-COO
-
Hàm lượng CO
2
còn lại sau khi tách khoảng 0.05 %.
- u)!a)lượng CO , CO
2
còn lại sau khi tách bằng dung dịch
MDEA
được qua thiết bị metan hóa với xúc tác Niken.
CO + 3H
2
CH
4
+ H
2
O + Q
CO + 4H
2
CH
4

+ 2H
2
O + Q
Hàm lượng CO , CO
2
còn lại sau khi mê tan hóa < 10 ppm.
- &!"'(6*$!+)
3H
2
+ N
2
2NH
3
+ Q
Hiệu suất tổng hợp ammonia đạt 17 % V.
không khí để đốt
CO
2
đi tổng hợp ure
hơi nước
DH09H1 14
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
khí
tự
nhiên
 !""#$%&'!(!()*+!(,-.!/-
II.  !"#$%!&!"'()*$!+)
2.1 N+w
Nội dung được miêu tả trong chương này bao gồm các công đoạn khác
nhau của phân xưởng NH

3
xuất phát từ quan điểm vận hành. Đối với các miêu
tả chi tiết cho tuốc-bin, máy nén, bơm và các thiết bị đặc chủng khác, xin xem
thêm sổ tay vận hành được viết bởi các nhà sản suất thiết bị tương ứng, cũng
tương tự đối với cụm thiết bị thu hồi hydro.
;;,x27fcQM676
;;9 !"#$%!AiIt!
Khí tự nhiên
DH09H1 15
Khử
lưu
huỳnh
Tổng
Hợp
amonia
Metan
hóa
Khử
CO
chuyểnhó
a
CO
reforming
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Tháphydro Tháphấpthụ
hóa lưu huỳnh
10-R-2001 10-R-2002 khí sạch


01"#23456778

Trong công đoạn này , xảy ra quá trình hydro hóa và quá trình khử lưu
huỳnh.
A. d@p!U@$a)%++[S9nyOy;nn9
Dòng khí thiên nhiên và dòng khí hydro đi vào thiết bị hydro hóa 10-
R-2001 ở nhiệt độ 400
o
c . Tại 10-R-2001, dưới nhiệt độ và xúc tác cobalt-
molybdenum (TK-250) , xảy ra phản ứng hydro hóa
RSH + H
2
RH + H
2
S
COS + H
2
CO + H
2
S
Ngoài các phản ứng hydro hóa ở trên, xúc tác TK-250 còn xúc tiến phản ứng
hydro hóa các hợp chất hydro các bon không no hành các hợp chất hydro các
bon no và phản ứng chuyển hóa các hợp chất Nito thành amoni và các hợp
chất hydrocacbon no.
Hoạt tính xúc tác hydro hóa phụ thuộc vào hàm lượng hợp lượng hydro và
khoảng nhiệt độ tối ưu là 330
o
c đến 360
o
c .Hàm lượng hydro được duy trì ở
0.042 Nm
3

/Nm
3
hydrocacbon, tương ứng 3.94 %.
DH09H1 16
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Đối với khí thiên nhiên , hàm lượng hydro nên là 2-5%, phụ thuộc vào hàm
lượng lưu huỳnh.
Với xúc tác mới , nhiệt độ vận hành sẽ được duy trì thấp hơn , ngược với giai
đoạn cuối của xúc tác , nhiệt độ vận hành lên.
zd@p!:(jIt!%++[S9nyOy;nn;6?z
Dòng khí thiên nhiên sau khi hydro hóa được đưa vào thiết bị hấp thụ
lưu huỳnh 10-R-2002 A/B.
Hai thiết bị này giống hệt nhau và được nắp nối tiếp nhau .thiết bị 10-R-
200B đóng vai trò hỗ trợ trong trường hợp tong dòng khí ra từ 10-R-2002A
còn lưu huỳnh hoạc trong trường hợp thay xúc tác 10-R-2002A. M6i34 thiết
bị có 3 tầng xúc tác chứa 3 loại xúc tác HTZ . Nhiệt độ vận hành bình thường
khoảng 400
o
c. Oxit kẽm phản ứng với hydro sulphide và carbonyl sulphide
theo phản ứng sau :
ZnO + H
2
S ZnS + H
2
O
ZnO + COS ZnS + CO
2
Xúc tác không phản ứng oxy hoặc hydro ở bất kỳ nhiệt độ nào .
DH09H1 17
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh

;.;; !"#$%!@uv$@*+!"
Khí nhiên liệu ( khí đốt) không khí
Hơi nước
Khí công nghệ chuyển hóa
CO
011#239:3
Trong công đoạn này xảy ra phản ứng giữa hydrocacbon với hơi nước như
sau :
(1) C
n
H
m
+ H
2
O C
n-1
H
m-2
+ CO + 2H
2
- Q
(2) CH
4
+ H
2
O CO + +3H
3
- Q
(3) CO + H
2

O CO
2
+ H
2
+ Q
Phản ứng (1) diễn tả phản ứng reforming hydrocacbon cao thành
hydrocacbon thấp hơn và cuối cùng là reforming metane (2). Phản ứng bắt
đầu nhiệt độ 500
o
c đối với các hydrocacbon bậc cao và 600
o
c đối với
metane.
Phản ứng (3) chỉ sinh ra một lượng nhỏ nhiệt vì vậy cần một lượng nhiệt lớn
cho phản ứng (1) và (2).
Phản ứng reforming xảy ra trong hai công đoạn trong hai thiết bị
reforming : reforming sơ cấp 10-H-2001 , reforming thứ cấp 10-R-2003
Lượng nhiệt cần cho phản ứng được cung cấp theo cách khác nhau .Trong
thiết bị reforming sơ cấp lượng nhiệt cấp cho phản ứng được lấy gián tiếp từ
quá trính đốt cháy . Trong thiết bị reforming thứ cấp lượng nhiệt được cung
DH09H1 18
Lò
reforming
Thứ cấp
10-H-2003
Lò
reforming
Sơ cấp
10-H-2001
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh

cấp từ quá trình đốt một phần lượng khí với không khí . Lượng nhiệt từ quá
trình đốt này cung cấp cho phản ứng reforming lượng hydrocacbon còn lại .
Phản ứng reforming xảy ra trong thiết bị reforming sơ cấp được điều chỉnh
để lượng không khí cần cung cấp cho phản ứng sinh nhiệt tạo thành khí
nhiên liệu sau khi ra khỏi thiết bị thứ cấp có tỷ lệ H
2
: N
2
là 3: 1.
Hàm lương khí metane trong không khí nguyên liệu tổng hợp ammonia
được mong muốn thấp đến mức có thể được để giảm lượng khí trơ trong
vòng tổng hợp ammonia. Hàm lượng khí metane trong khí nguyên liệu được
điều chỉnh theo cân bằng phản ứng (2) , nhiều hơi nước với áp xuất thấp hơn
hàm lượng metane còn lại trong khí nguyên liệu tổng hợp thấp hơn.
Trước khi dòng khí thiên nhiên vào thiết bị reforming sơ cấp
10-H-2001 , hỗn hợp hơi nước/khí thiên nhiên được gia nhiệt lên đến khoảng
535
o
c tại thiết bị gia nhiệt 10-E-2001 trong vòng thu hồi nhiệt thừa của thiết
bị reforming sơ cấp . Sau đó hỗn hợp hơi nước / khí thiên nhiên được đưa
vào các ống xúc tác.
Các ống này được đặt trong vùng đốt thiết bị reforming sơ cấp , nơi mà
lượng nhiệt được truyền qua các ống bằng bức xạ từ các đầu đốt ở tường đến
các ống phản ứng .
Khi vận hành ở trường hợp (1) có thu hồi hydro và khí trơ sau khi sử lý
được đưa về thiết bị reformin g sơ cấp để đốt , dòng khí công nghệ ra khỏi
thiết bị reforming sơ cấp này khoảng 780
o
C , chứa khoảng 15% mêtan (đối
với hỗn hợp khô).

Khi vận hành ở trường hợp (2) , không thu hồi hydro và dòng khí trơ
không được xử lý được đưa về thiết bị reforming sơ cấp để đốt , dòng khí
công nghệ ra khỏi thiết bị reforming khoảng 13% metane (đối với hỗ hợp
khô và nhiệt độ ra khoảng 800
o
C.
Trong phần không gian phía trên của thiết bị reforming thứ cấp có lắp đầu
đốt 10-J-2001 , tại đầu không khí được hòa trộn với hỗn hợp khí reforming.
DH09H1 19
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Phản ứng ở đây chủ yếu là phản ứng cháy do đó làm tăng nhiệt dòng khí .
Từ không gian này , dòng khí đi qua tầng xúc tác ở phần phía dưới của tầng
thiết bị , tại đây xảy ra phản ứng reforming đồng thời sẽ làm nguội dòng
khí . Nhiệt độ đầu ra khoảng 958
o
C và hàm lượng metane còn lại khoảng
0.6% khí khô.
Thông thường, dòng khí ra khỏi cụm reforming 13.26% mol CO và 7.52%
CO
2
.
6+[S@uv$@*+!"G:(
Thiết bị reforming sơ cấp có tổng hợp 180 ống được đặt vào trong 2 vùng
bức xạ nhiệt . Phần trên của ống được nạp xúc tác RK-211 và RK-201 trong
khi phần dưới được nạp xúc tác R-67-7H . Xúc tác đã được khử không khí
bị phân hủy trong không khí đến nhiệt độ 80
o
C.
Hỗn hợp khí nguyên liệu thiên nhiên và hơi nước đi vào ống xúc tác thẳng
đứng từ trên xuống qua hairpins (ống xoán tóc) đầu vào phía trên ở nhiệt độ

535
o
C. Khi rời ống xúc tác thì khoảng 783
o
C và đi vào hairpins ở đầu ra
phía dưới.
Ống xúc tác trong mỗi buồng đốt được gia nhiệt bởi 480 đầu đốt được bố
trí thành 6 hàng ngang mỗi bên của buồng đốt để dễ điều chỉnh phân bố
nhiệt theo chiều dài của ống xúc tác.
Theo cách này , sẽ sử dụng tối ưu các ống đựng xúc tác này . Dòng khói
thải đi nên ra ngoài qua phần đỉnh của vùng bức xạ nhiệt .Nhiệt độ dòng
khói thải khoảng 1027
o
C.
Hỗn hợp khí thiên nhiên va khí flash ( khí tách ra) từ hệ thống tách CO
2
được đốt cháy với dòng khí trơ đã xử lý từ chu trình tổng hợp NH
3
tại các
đầu đốt của thiết bị reforming sơ cấp.
z+[S@uv$@*+!"{:(
Thiết bị reforming thứ cấp 10-R-2003 được nạp xúc tác RK-2-7H.
DH09H1 20
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Tầng xúc tác đặt trong hai tầng alumina có kích cỡ khác nhau và lớp alumina
được đặt trên đỉnh của tầng xúc tác để giữ xúc tác và bảo vệ xúc tác tránh tiếp
xúc trực tiếp với ngọn lửa.
Trong thiết bị reforming thứ cấp , việc đốt khí công nghệ với không khí xẽ
tạo ra một dòng khí có nhiệt độ khoảng 1100-1200
o

C ở phần trên của thiết bị
phản ứng.
Vì phản ứng reforming metane thu nhiệt , nhiệt độ xẽ giảm dần qua tầng xúc
tác và ra khỏi thiết bị khoảng 958
o
C.
k+!+<|)
Nhiệt khói thải từ vùng bức xạ nhiệt trong thiết bị nhiệt reforming sơ cấp
cũng như dòng khí công nghệ ra khỏi thiết bị reforming thứ cấp được dùng để
ga nhiệt cho nhiều dòng công nghệ cũng như để sản xuất hơi nước cao áp .
♦ Thu hồi nhiệt thừa từ khói thải .
Khói thải đi ra từ 2 vùng bức xạ nhiệt đến vùng thu hồi nhiệt thừa ,nơi
khói thải được dùng để :
- Gia nhiệt hỗn hợp khí trước khi vào thiết bị reforming sơ cấp 10-H-
2001.
- Gia nhiệt không khí vào thiết bị reforming thứ cấp 10-H-2003.
- Gia nhiệt hơi cao áp.
- Gia nhiệt hỗn hợp NG/dòng hydro tuần hoàn trước khi vào thiết bị hydro
hóa/ hấp thụ lưu huỳnh 10-R-2001.
- Gia nhiệt nước lò hơi.
Nhiệt độ của khói thải ra khỏi vùng thu hồi nhiệt thừa giảm xuống còn
khoảng 162
o
C.Một quạt khói thải được lắp ngay sau ống dẫn khói thải đến
ống khói reforming 10-Y-2001.
♦ Thu hồi nhiệt thừa khí công nghệ.
Dòng khí công nghệ ra khỏi khu vực reforming qua nồi hơi nhiệt thừa ,
10-E-2008 và thiết bị gia nhiệt hơi nước 10-E-2009.
DH09H1 21
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh

Trong nồi hơi nhiệt thừa 10-E-2008 hơi bão hòa 118 barg được tạo
thành trong thiết bị gia nhiêt 10-E-2009 hơi nước được gia nhiệt từ 324
o
C đến
376
o
C.
Bao hơi 10-V-2001 làm việc như bao hơi, thông thường khí công nghệ
được làm lạnh đến 360
o
C trong thiết bị gia nhệt hơi nước 10-E-2009 trước khi
vào thiết bị chuyển hóa nhiệt độ cao 10-R-2004.
;;8 !"#$%!_!a)7
CO trong khí công nghệ ra khỏi reforming được chuyển hóa thành CO
2
và H
2
trong thiết bị chuyển hóa CO 10-R-2004/2005.
Khí refroming
Khí chuyểnhóa
01;#7<=&.&.
1
>
1.
CO + H
2
O CO
2
+ H
2

+ Q
Xảy ra khi tiếp xúc với xúc tác .
Cân bằng phản ứng dịch chuyển theo chiều chuyển hóa CO cao hơn ở
nhiệt độ thấp và hơi nước nhiều hơn tùy theo tỷ lệ phản ứng tăng khi nhiệt độ
tăng.Nhiệt độ tối ưu cho phản ứng phụ thuộc vào hoạt tính xúc tác và thành
phần khí.Điều này có nghĩa là phản ứng chuyển hóa sẽ có một nhiệt độ tối ưu
phụ thuộc vào hoạt tính xúc và tốc độ dòng . Phản ứng tạo ra một lượng nhiệt
DH09H1 22
Tháp
chuyển
Hóa CO
nhiệt
Độ thấp
10-R-2005
Tháp
chuyển
Hóa CO
nhiệt
Độ cao
10-R-2004
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
tăng, dòng khí ra sẽ là không cân bằng thuận nếu không loại bỏ lượng nhiệt
này trước khi hoàn thành chuyển hóa.Vì vậy chuyển hóa CO được thực hiện
trong hai bước để lượng CO ra khỏi thiết bị và sản phẩm hấp thụ.
Bước đầu tiên xảy ra trong thiết bị chuyển hóa nhiệt độ cao 10-R-2004 dưới
xúc tác oxit sắt SK-201-2 và oxit crom làm chất xúc tiến.
Bước sau xảy ra trong thiết bị phản ứng chuyển hóa CO nhiệt độ thấp được
nạp hai loại xúc tác khác nhau.
Tầng tên là xúc tác LSK trên cơ sở crom đóng vai trò như chất bảo vệ
clo.

Khối xúc tác LK-821-2 gồm có oxit đồng , kẽm , crom , aluminum có hoạt
tính cao hơn nhiều . Điều này có nghĩa là được sử dụng ở khoảng nhiệt độ
thấp khoảng 170
o
C-250
o
C. Tuy vậy nhiệt độ đàu vào nên được giữ trên nhiệt
độ điểm sương của dòng khí vào ít nhất 15-20
o
C chỉ để hạn chế tối thiểu
nguy cơ ngưng tụ hơi nước .
6_!a)7!+<#=)$
Thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ cao 10-R-2004 , xúc tác SK-201-2 nằm
trong một tầng . Xúc tác SK-201-2 , oxit crom làm xúc tiến cho oxit sắt dạng
viên đường kính 6mm , chiều cao 6mm. Xúc tác được plhan phối ở dạng oxit
vì vậy sẽ không bị ảnh hưởng bởi không khí , hơi nước, CO
2
và các khí trơ ở
nhiệt độ cao . Tuy vậy , vẫn có hiện tượng kết tảng xúc tác nên xúc tác oxi
hóa không được gia nhiệt 400
o
C.
Xúc tác được lắp đặt ở trạng thái oxi hóa cao nhất , việc khử được thực hiện
bằng dòng khí công nghệ có chứa hydro trong xuốt quá trình khởi động cụm
reforming.
Xúc tác nguội có thể gia nhiệt bằng hơi nước cả dạng oxi hóa và dạng khử.
Thành phần clo tron g khí nguyên liệu ít hơn 10ppm xẽ hông ảnh hưởng đến
hoạt tính xúc tác.
Vì xúc tác hoặt hóa có khả năng tự cháy nên phải cẩn thận trong suốt quá
trình tháo rỡ.

DH09H1 23
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
z+[S_!a)!+<#=:(
- Hai xúc tác được lạp vào thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ thấp 10-R-2005.
- Tầng trên là xúc tác LSK trên cơ sở crom đóng vai trò là chất bảo vệ clo.
- Phần còn lại là xúc tác LK-821-2 . LK-821-2 gồm oxit đồng , kẽm, crom
hoặc aluminium.
- Xúc tác LSK bảo vệ xúc tác chuyển hóa nhiệt độ thấp chống lại cả clo và
các giọt hơi nước ngưng tụ .
- Vận hành bình thường nên vận hành ở nhiệt độ thấp có thể được. Tuy
nhiên , ở nhiệt độ gần nhiệt độ điểm sương , hoatb5 tính xúc tác xẽ giảm vì
việc ngưng tụ nước bên trong xúc tác vì thế sẽ giảm diện tích tự do . Vì thế
trong suốt quá trình vận hành nhiệt độ nên giữ trên nhiệt độ điểm sương của
dòng khí khoảng 15-20
o
C.
k+!+<|)
Giữa hai thiết bị chuyển hóa , dòng khí công nghệ được làm nguội trong các
thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2011, thiết bị gia nhiệt hơi nước 10-E-2010 và
thiết bị tiền gia nhiệt BFW 10-E-2012. Trong các thiết bị gia nhiệt này dòng
khí công nghệ được làm lạnh đến nhiệt độ đầu vào 10-R-2005 là 190
o
C.
Sau khi ra khỏi thiết bị chuyển hóa nhiệt độ thấp , dòng khí đã chuyển hóa sẽ
được làm nguội bằng thiết bị tiền gia nhiệt 10-E-3002 trước khi dòng khí
công nghệ đi vào cụm tách CO
2
.
;;E !"#$%!7
;

Hệ thống tách CO
2
trên cơ sở công nghệ MDEA hoạt hóa của BASF , dung
môi được sử dụng để hấp thụ CO
2
là aMDEA 03. Hệ thống công nghệ chính
gồm 1 thiết bị hấp thụ CO
2
2 tầng , 1 thiết bị tripper, 2 bồn tách .
CO
2
được tách khỏi dòng khí công nghệ bằng hấp thụ trong dung môi
aMDEA chứa 40% khối lượng MDEA. Piperazine như là hoạt chất cho quá
trình hấp thụ chứa 3%wt, làm tăng quá trình chuyển khối CO
2
từ pha khí sang
pha lỏng . Phần còn lại là nước .
DH09H1 24
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu GVHD: ThS. Diệp Khanh
Khí khí CO
2
thuần
khử CO
2
để tổng hợp ure
D.D MDEA
Khí chuyển hóa
01?#2345&.
1
Toàn bộ phản ứng xảy ra trong quá trình hấp thụ CO

2
được biểu diễn như sau
R
3
N + H
2
O + CO
2
R
3
NH
+
+ HCO
3
-
2R
2
NH + CO
2
R
2
NH
2
+
+ R
2
N-COO
-
Phản ứng đầu tiên miêu tả phản ứng amine bậc 3 (ví dụ như MDEA)
Phản ứng thứ hai miêu tả phản ứng amine bậc 2.

Khí ra khỏi cụm chuyển hóa CO có chứa 18.2% CO
2
(khô) . Do
Dòng khí công nghệ có hơi nước lên dòng khí có chứa một lượng nhiệt có thể
thu hồi được , chủ yếu là ẩn nhiệt ngưng tụ . Lượng nhiệt này được thu hồi
bởi thiết bị tiền gia nhiệt 10-E-2013 , thiết bị đun sôi lại 10-E-3002 và thiết bị
tiền gia nhiệt 10-E-3005. Sau khi nước ngưng được tách ra khỏi dòng khí
trong thiết bị tách 10-V-3004, dòng khí vào thiết bị hấp thụ CO
2
ở nhiệt độ
75
o
C.
Trong thiết bị ngưng tụ 10-T-3002 , CO
2
được tách ra khỏi dòng khí
bằng cách hấp thụ ngược dòng trong 2 tầng. Ở phần dưới , dung dịch sau khi
tái sinh ở thiết bị tách đực dùng để hấp thụ một lượng lớn CO
2
.
DH09H1 25
Tháp
tái
sinh
CO
2
Tháp
hấp
Thụ
CO

2