TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ sẩn XUẤT UREA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Đề Tài:
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẨN XUẤT UREA
(CỤM CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG VÀ TẠO HẠT)

Trình độ đại học : Đại Học
Hệ đao tạo : Chính Quy
Ngành : Công Nghệ Hóa Học
Chuyên ngành : Hóa Dầu
Khóa học : 2010 - 2014
Đơn vị thực tập : Nhà Máy Đạm Cà Mau
GVHD : Th.S.Nguyễn Quang Thái
SVTH : Nguyễn Văn Khánh

TP Vũng Tàu /06/2014
LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành tốt thực tập tốt nghiệp này, trước hết, em xin gửi
lời cảm ơn chân thành nhất tới Giảng viên, Thạc sĩ Nguyễn Quang Thái của
Khoa Công Nghệ Hóa Học, người đã rất tận tình hướng dẫn và đóng góp
nhiều ý kiến đáng quý cho em trong suốt thời gian qua. Em cũng xin bày tỏ
lòng biết ơn của mình tới tất cả các thầy cô giáo trường Đại Học Bà Rịa-
Vũng Tàu đã trang bị cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong hơn 4 năm
em học tập và trưởng thành dưới mái trường thân thương này. Cảm ơn sự
giúp đỡ nhiệt tình của chị Hoàng Thị Bích cùng vơi anh, chị kĩ sư cùng ban
lãnh đao trong công ty TNHH MTV Phân Bón Dầu Khí Cà Mau.
Em xin chân thành cảm ơn !


Cà Mau, 06/2014.

MỤC LỤC
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
1. Quá trình hình thành
Công ty TNHH MTV Phân Bón Dầu Khí Cà Mau trực thuộc Tập Đoàn Dầu
Khí Việt Nam sở hữu 100% vốn được thành lập ngày 09/03/2011 để quản lý và
vận hành nhà máy Đạm Cà Mau nằm trong khu công nghiệp cụm Khí Điện Đạm
Cà Mau, thuộc xã Khánh An, huyện U Minh, tỉnh Cà Mau. Ngành nghề kinh
doanh chủ yếu là sản xuất phân bón và hợp chất nitơ bao gồm: sản xuất, kinh
doanh, tàng trữ, vận chuyển, phân phối và xuất nhập khẩu phân bón, hóa chất
dầu khí.
Mô hình nhà máy Đạm Cà Mau
Nhà máy Đạm Cà Mau được khởi công xây dựng vào tháng 7 năm 2008 và đã
hoàn thành vào tháng 02/2012, cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu phân đạm khu vực 13
tỉnh đồng bằng sông Cửu Long.
- Tổng mức đầu tư: 900 triệu USD
- Công suất 800.000 tấn Urea/năm
- Nguồn khí nguyên liệu được mua từ lô PM3 – CAA, mỏ cái nước thuộc vùng
biển Tây Nam Việt Nam. Giá khí năm 2012 là 6.43 USD/MMBTU
- Sản xuất phân đạm hạt đục có chất lượng cao theo công nghệ hiện đại nhất từ
các nước Đan Mạch, Ý, Nhật Bản và các thiết bị dây chuyền sản xuất hoàn
toàn nhập khẩu từ các nước tiên tiến của EU và G7.
- Chất lượng sản phẩm đáp ứng theo tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc tế.
2. Quy mô nhà máy
2.1. Các phân xưởng công nghệ trong nhà máy
Nhà máy Đạm Cà Mau bao gồm 3 phân xưởng công nghệ:
- Phân xưởng Ammonia
- Phân xưởng Urea và phân xưởng tạo hạt
- Phân xưởng phụ trợ.

2.2. Các cụm công nghệ và thiết bị chính trong các phân xưởng
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 4
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
2.2.1. Phân xưởng Ammonia
- Thiết bị khử lưu huỳnh của khí nguyên liệu
- Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và các nồi hơi thu hồi nhiệt
- Các thiết bị chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp
- Thiết bị tách CO
2
- Thiết bị Methan hóa
- Thiết bị tổng hợp Ammonia
- Các thiết bị làm lạnh ngưng tụ.
2.2.2. Phân xưởng Urea và phân xưởng tạo hạt
Phân xưởng Urea
- Cụm máy nén CO
2
và các bơm cao áp
- Cụm tổng hợp và phân hủy cao áp
- Cụm phân hủy trung áp
- Cụm phân hủy thấp áp và tiền cô đặc chân không
- Cụm cô đặc chân không
- Cụm xử lý nước ngưng công nghệ
- Cụm thu hồi nước ngưng.
Phân xưởng tạo hạt
- Thiết bị tạo hạt
- Tháp rửa bụi
- Máy nghiền Urea
- Sàng phân loại kích cỡ.
2.2.3. Phân xưởng phụ trợ
- Hệ thông nước thô – nước sinh hoạt – nước khử khoáng

- Nước hàng rào
- Hệ thống nước làm mát
- Hệ thống khí nén – khí điều khiển – nitơ
- Hệ thống phân phối khí tự nhiên
- Hệ thống tồn chứa Ammonia
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 5
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
- Hệ thống xử lý nước thải nhiễm Ammonia
- Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu
- Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt
- Hệ thống đuốc đốt.
2.3. Mô tả sơ lược về công nghệ các phân xưởng
2.3.1. phân xưởng Ammonia
Phân xưởng Ammonia của nhà máy Đạm Cà Mau có công suất thiết kế 1350
MTPD (Tấn/Ngày) Ammonia và 1790 MTPD CO
2
.
Nguyên liệu, nhiên liệu đầu và năng lượng vào của phân xưởng bao gồm:
Khí tự nhiên, Nước, Không khí, Điện.
Sản phẩm đầu ra của phân xưởng bao gồm: Hơi nước, Ammoniac, Cacbon
dioxit CO
2.
Mô tả tóm tắt công nghệ của phân xưởng Ammonia:
- Nguồn khí tự nhiên nguyên liệu được khử lưu huỳnh trong cụm khử lưu
huỳnh tới hàm lượng phần triệu (ppm).
- Khí nguyên liệu đã được khử lưu huỳnh thực hiện phản ứng Reforming với
hơi nước và không khí tạo thành khí công nghệ. Thành phần khí công nghệ
chủ yếu các khí như: H
2
, N

2
, CO, CO
2
và hơi nước.
- Trong công đoạn làm sạch khí, CO được chuyển hóa thành CO
2
. Sau đó CO
2
được tách ra khỏi khí công nghệ tại cụm tách CO
2
.
- CO và CO
2
còn lại trong khí đầu ra cụm tách CO
2
được chuyển hóa thành
CH
4
trong thiết bị methan hóa bằng phản ứng với H
2
trước khi khí tổng hợp
vào cụm tổng hợp Ammonia.
- Khí tổng hợp được nén sau đó được đưa vào tháp tổng hợp Ammonia, tại đây
xảy ra phản ứng tổng hợp Ammonia. Để giới hạn sự tích tụ Ar và CH
4
trong
vòng tổng hợp, một dòng khí nhỏ được trích ra. Sản phẩm Ammonia lỏng
được giảm áp giải phóng khí trơ và các khí hòa tan.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 6
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái

Sơ đồ khối phân xưởng Ammonia
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 7
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU PHÂN XƯỞNG UREA VÀ PHÂN XƯỞNG TẠO HẠT

Sơ đồ khối phân xưởng UREA
1. PHÂN XƯỞNG UREA
Phân xưởng Urea của nhà máy Đạm Cà Mau có công suất thiết kế 2368
MTPD (Tấn/Ngày) dung dịch Urea và không ít hơn 2385 tấn hạt urea trong 1
ngày.
Xưởng urea có khả năng vận hành liên tục 24h một ngày, và 340 ngày trong
năm, với công suất 2385 MTPD, trong vòng 8000h vận hành/năm.
Có thể giảm tỷ lệ (turn down ratio) từ 50 tới 100% công suất thiết kế phụ
thuộc vào điều kiện đặc biệt của quá trình vận hành phân xưởng.
Phân xưởng bao gồm các cụm chính sau:
- Cụm máy nén CO
2
và các bơm cao áp
- Cụm tổng hợp và phân hủy cao áp
- Cụm phân hủy trung áp
- Cụm phân hủy thấp áp và tiền cô đặc chân không
- Cụm cô đặc chân không
- Cụm xử lý nước ngưng công nghệ
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 8
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
- Cụm thu hồi nước ngưng.
2. Các thông số sản xuất và tiêu thụ
2.1. Các dòng nguyên liệu đầu vào phân xưởng urea
2.1.1. Amonia lỏng

Trạng thái lỏng
Áp suất ≥ 2.4 Mpa (G)
Nhiệt độ ≤ 25
0
C (bình thường 10
0
C)
Áp suất thiết kế 3.3 Mpa (G)
Nhiệt độ thiết kế -33/800C
Thành phần NH
3
99.8% wt min
H
2
O < 0.2% wt max.
Nồng độ dầu 5 ppm max by wt
Thành phần khí trơ hòa tan
Hydrogen Lớn nhất 35.35% thể tích
Nitrogen Lớn nhất 15.15 % thể tích
Methan Lớn nhất 44.19 % thể tích
Argon Lớn nhất 5.31 % thể tích
Lưu lượng khí trơ hòa tan 2.6 Nm
3
/tấn NH
3

Lưu lượng (100% NH
3
) 55944 kg/h.
Ammonia từ xưởng ammonia sẽ được sử dụng trong suốt quá trình vận hành

bình thường phân xưởng ammonia, trong khi ammonia lạnh từ bồn chứa
ammonia lỏng được sử dụng khi ammonia từ xưởng ammonia không sẵn sàng từ
phân xưởng ammonia.
2.1.2. Carbon dioxide (đầu hút máy nén CO
2
)
Trạng thái Khí
Áp suất bình thường 0.15 MPa (A)
Nhiệt độ 45
0
C
Thành phần CO
2
Nhỏ nhất 99.00% thể tích.
Khí khô
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 9
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Hydrogen Lớn nhất 0.92% thể tích
Nitrogen Lớn nhất 0.08% thể tích
H
2
O Bão hòa
Lưu lượng (100% CO
2
) 72723 kg/h.
2.1.3. Carbon dioxide (đầu đẩy máy nén CO
2
)
Trạng thái Khí
Áp suất Nhỏ nhất 15.8 MPa (A)

Nhiệt độ 120
0
C
Thành phần CO
2
Nhỏ nhất 97.82 % thể tích.
Khí khô
Hydrogen 0.91% thể tích
Oxygen 0.25% thể tích
Nitrogen 1.01% thể tích
Argon 0.01% thể tích
H
2
O Bão hòa
Lưu lượng (100% CO
2
) 72378 kg/h.
2.1.4. Dung dịch urea tuần hoàn từ phân xưởng tạo hạt tại B.L của phân
xưởng urea.
Thành phần
Urea + biuret + formaldehyde 45% wt min
Biuret (on dry basic) 0.95% wt max
Trạng thái Lỏng
Áp suất ở đầu đẩy bơm 0.5 MPa (G)
Nhiệt độ 35 – 45
0
C.
Lưu lượng và thành phần
Urea + biuret 3950 kg/h
Nước 4849 kg/h

Formaldehyde 18 kg/h
Lưu lượng tổng 8817 kg/h.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 10
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
2.1.5. Hơi quá nhiệt cao áp (Hơi H.P)
Nhiệt độ vận hành 370
0
C
Nhiệt độ thiết kế 420
0
C
Áp suất vận hành 3.82 MPa (G)
Áp suất thiết kế 4.84 MPa (G).
2.1.6. Hơi quá nhiệt trung áp (Hơi M.P)
Nhiệt độ vận hành 320
0
C
Nhiệt độ thiết kế 420
0
C
Áp suất vận hành 2.37 MPa (G)
Áp suất thiết kế 2.8 MPa (G).
2.1.7. Khí điều khiển (được cung cấp xưởng phụ trợ)
Áp suất Bình thường 0.7 MPa (G)
Nhỏ nhất 0.5 MPa (G)
Thiết kế 1.0 MPa (G)
Nhiệt độ Môi trường
0
C norm
Lớn nhất 45

0
C
Thiết kế 75
0
C
Điểm sương (ở ĐK thường) -25
0
C
Nồng độ bụi Không có mg/m3
Đường kính bụi - µ (micro)
Nồng độ dầu Oil free
Lưu lượng tổng 300 Nm3/h.
2.1.8. Khí dịch vụ (được cung cấp từ xưởng phụ trợ)
Áp suất Bình thường 0.7 MPa (G)
Thiết kế 1.0 MPa (G)
Nhiệt độ Môi trường
0
C bình thường
Thiết kế 75
0
C
Hàm lượng ẩm Bão hòa.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 11
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Công suất yêu cầu trong suốt quá trình khởi động và dừng máy (không liên tục)
500 Nm
3
/h max.
2.1.9. Khí thụ động hóa (passivation air) đưa vào máy nén CO
2

(được cung
cấp từ xưởng phụ trợ)
Áp suất Bình thường 0.7 MPa (G)
Thiết kế 1.0 MPa (G)
Nhiệt độ Môi trường
0
C bình thường
Thiết kế 75
0
C
Độ ẩm Bão hòa
Công suất (dry basic) 452 Nm
3
/h bình thường.
2.1.10. Nitrogen (được cung cấp bởi Buyer)
Áp suất Bình thường 0.7 MPa (G)
Thiết kế 1.0 MPa (G)
Nhiệt độ Môi trường
0
C bình thường
Thiết kế 75
0
C
Độ tinh khiết Nhỏ nhất 99.9% thể tích.
Nồng độ oxygen Lớn nhất 0.1% thể tích
Nồng độ bụi Không có mg/Nm
3
Nước Không % thể tích
Nồng độ dầu Không ppm
Công suất yêu cầu cho purging, urea flare 250 m

3
/h bình thường
Làm kín cho bơm 500 m
3
/h bình thường.
2.1.11. Nước khử khoáng (được cung cấp từ xưởng phụ trợ)
Độ dẫn điện < 0.2 µS/cm
SiO
2
< 0.02 mg/l
Clo < 0.1 mg/l
Áp suất (ở đầu vào của B.L.) 0.7 MPa (G)
Thiết kế 1.3 MPa (G)
Nhiệt độ Bình thường 30
0
C
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 12
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Thiết kế 70
0
C
Lượng tiêu thụ Bình thường không có dòng tiêu
thụ.
Tối đa 30 m
3/
h trên 10h cho thử kín và khởi động.
2.1.12. Nước sạch làm mát (được cung cấp tại B.L từ xưởng phụ trợ)
Điều kiện đầu vào tại B.L:
Nhiệt độ 37
0

C
9
0
C (độ tăng cho phép)
Thiết kế 80
0
C
Áp suất 0.4 Mpa (G)
Thiết kế 1.0 Mpa (G)
Ion Cl
-
≤ 50 mg/l
Fouling factor 0.000258
2
(
0
C/W)
Lưu lượng tổng 7980 m
3
/h
Điều kiện đầu ra tại B.L:
Nhiệt độ 45.10C
Áp suất 0.2 Mpa (G)
2.1.13. Cung cấp năng lượng (được cung cấp từ trạm điện)
Sự miêu tả Điện thế danh nghĩa Phases/wires Tầng số
(V) (No) Hz
Điện thế tiêu thụ chính 20000 3 50
Hệ thống điện thế trung áp 6600 3 50
Hệ thống điện thế thấp áp 400/230 3 50
2.1.14. Mạng lưới điện khẩn cấp

Điện thế 400 V ± 5 %
230 V ± 5%
Pha 3 N wires
Tầng số 50 Hz ± 1%
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 13
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Ước tính năng lượng được yêu cầu 3507 KW.
2.1.15. Các thiết bị của phân xưởng urea trong mạng lưới khẩn cấp
MP06105 A/B Động cơ điện bơm tăng áp NH
3
MP06110 A/B Động cơ điện bơm ngưng tụ nước rửa
MP06111A/B Động cơ điện bơm nước rửa cao áp
MP06116A/B Động cơ điện bơm thu hồi nước thải kín
Máy nén CO
2
và các thiết bị phụ trợ của tuabin hơi
Hệ thống đèn.
Các van motor.
Các nguyên liệu đầu ra từ phân xưởng urea
2.1.16. Dung dịch urea nóng chảy tới phân xưởng tạo hạt.
Để sản xuất 2385 MTPD hạt urea, dung dịch urea sau đây phải được cấp làm
nguyên liệu cho phân xưởng tạo hạt:
Thành phần:
Urea + biuret 95.98%wt min
Nước 4.00% wt max
NH
3
(1) 500 ppm wt max
Biuret (1) 0.8% wt max
Trạng thái lỏng

Áp suất (1) 1.3 MPa (G)
Nhiệt độ (1) 134
0
C.
Lưu lượng và thành phần:
Urea + biuret 102647 kg/h
Nước 4278 kg/h
Formaldehyde 18 kg/h
Lưu lượng tổng 106943 kg/h.
(1) Tại đầu đẩy bơm P06108 A/B (mặt bích kết nối tại đầu ra).
Nước ngưng từ phân xưởng urea tới hàng rào.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 14
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Hơi ngưng tụ:
Áp suất 0.5 MPa (G)
Nhiệt độ 50
0
C
Chất lượng nước không nhiễm bẩn công nghệ
Lưu lượng 36045 kg/h.
Nước condensate công nghệ:
Tới phân xưởng utility:
Áp suất 0.4 MPa (g) norm
Nhiệt độ 50
0
C
NH
3
1.0 ppm
Urea 1.0 ppm

Lưu lượng 31447 kg/h.
Tới phân xưởng tạo hạt:
Áp suất 0.5 MPa (G)
Nhiệt độ 50
0
C
NH
3
1.0 ppm
Urea 1.0 ppm.
Lưu lượng được yêu cầu bởi phân xưởng tạo hạt 22650 kg/h.
Hơi xuất cho hàng rào
Hơi LP tới mạng hơi:
Nhiệt độ vận hành bình thường 147
0
C
Áp suất vận hành 0.34 MPa (G)
Nhiệt độ thiết kế 185
0
C
Áp suất thiết kế 0.8 MPa (G)
Lưu lượng 7400 kg/h.
3. Công nghệ sản xuất của phân xưởng Urea
3.1. Mô tả công nghệ
Quá trình tổng hợp urea bao gồm:
a) Tổng hợp urea và thu hồi NH
3
, CO
2
ở áp suất cao.

SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 15
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
b) Tinh chế urea và thu hồi NH
3
, CO
2
trung và thấp áp.
c) Cô đặc urea.
d) Xử lý nước.
e) Hệ thống phụ trợ.
f) Mạng hơi.
g) Mạng nước rửa.
3.2. Các quy trình tổng hợp urea
3.2.1. Tổng hợp urea và thu hồi NH
3
, CO
2
ở áp suất cao
Sơ đồ tổng hợp urea và thu hồi NH
3
, CO
2
ở áp suất cao
Urea được sản xuất bằng cách tổng hợp từ ammonia lỏng và khí CO
2
. Trong
tháp tổng hợp R06101, NH
3
và CO
2

phản ứng với nhau để tạo thành dạng
cacbamat, một phần sẽ bị khử nước để tạo urea và nước. Các phản ứng như sau:
2NH
3
+ CO
2
 NH
2
COONH
4
NH
2
COONH
4
 NH
2
CONH
2
+ H
2
O
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 16
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Ở điều kiện tổng hợp (T = 185 ÷ 190
0
C, P = 15.6 MPa (G)), phản ứng thứ
nhất xảy ra nhanh và gần như hoàn toàn, phản ứng thứ hai xảy ra chậm và quyết
định tốc độ của phản ứng. Phần cacbamat bị tách nước được xác định dựa vào tỷ
lệ của các chất tham gia phản ứng, nhiệt độ và áp suất vận hành, thời gian lưu
trong thiết bị phản ứng.

Tỷ lệ mol NH
3
/CO
2
khoảng 3.1 ~ 3.6
Tỷ lệ mol H
2
O/CO
2
khoảng 0.5 ~ 0.7
Ammonia lỏng nạp liệu vào xưởng urea (và một phần được đưa sang xưởng
tạo hạt để sản xuất MMU), từ xưởng ammonia ở 25
0
C, được lọc qua các thiết bị
lọc ammonia S06127A/B (Phân xưởng ammonia), sau đó đi vào tháp thu hồi
ammonia C06105 và được tập trung trong bồn chứa ammonia T06105. Từ
T06105, ammonia được bơm lên áp suất 2.25 MPa bằng bơm tăng áp ammonia
P06105 A/B. Một phần ammonia này được đưa tới tháp hấp thụ trung áp
C06101, phần còn lại đi vào cụm tổng hợp cao áp.
Ammonia vào cụm tổng hợp được bơm bằng bơm ammonia cao áp P06101
A/B, lên áp suất khoảng 22.9 MPa. Trước khi vào tháp tổng hợp, ammonia được
gia nhiệt trong thiết bị gia nhiệt sơ bộ ammonia E06107, và được sử dụng làm
lưu chất đẩy trong bơm phun cacbamat J06101. Hỗn hợp lỏng của ammonia và
cacbamat từ J06101 vào đáy tháp tổng hợp, ở đây nó sẽ phản ứng với khí CO
2
nạp liệu.
CO
2
từ xưởng ammonia ở áp suất 0.15 MPa (A) và nhiệt độ 45
0

C đi vào máy
nén CO
2
K06101 và được nén đến áp suất 15.7 MPa (G).
Một lượng nhỏ không khí được đưa vào dòng CO
2
ở đầu vào cấp 2 máy nén
K06101 để thụ động hóa các bề mặt thép không rỉ của các thiết bị cao áp, do đó
bảo vệ chúng khỏi ăn mòn do các chất phản ứng và sản phẩm phản ứng.
Các sản phẩm phản ứng ra khỏi tháp tổng hợp chảy vào phần trên của thiết bị
stripper E06101, hoạt động ở áp suất 14.6 MPa. Đây là thiết bị phân hủy kiểu
màng trong ống thẳng đứng, trong đó lỏng được phân phối trên bề mặt gia nhiệt
dưới dạng màng và chảy xuống đáy nhờ trọng lực. Thực tế, đây là thiết bị trao
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 17
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
đổi nhiệt vỏ ống thẳng đứng, với môi trường gia nhiệt ở phía vỏ, và đầu ống
được thiết kế đặc biệt cho phép sự phân phối đồng đều dung dịch urea. Thực tế,
mỗi ống có một đầu phân phối kiểu lồng (ferrule) được thiết kế để phân phối
đều dòng lỏng xung quanh thành ống dưới dạng màng. Các lỗ của đầu phân phối
hoạt động như các đĩa; đường kính của các lỗ và đầu phân phối sẽ điều khiển
lưu lượng. Khi màng lỏng chảy, nó được gia nhiệt và sự phân hủy cacbamat và
bay hơi bề mặt xảy ra. Hàm lượng CO
2
trong dung dịch giảm do stripping NH
3
khi NH
3
sôi. Hơi tạo thành (thực chất là NH
3
và CO

2
) bay lên đỉnh ống. Nhiệt
phân hủy cacbamat được cung cấp nhờ sự ngưng tụ hơi bão hòa 2.17 MPa.
Dung dịch thu hồi từ đáy tháp hấp thụ trung áp C06101 sau khi được gia nhiệt
sơ bộ sẽ được trộn với dòng khí ra khỏi stripper, đi vào các thiết bị ngưng tụ
cacbamat E06105 A/B. Sự ngưng tụ trong hai thiết bị trao đổi nhiệt cho phép sản
xuất hơi ở các áp suất khác nhau:
- Thiết bị ngưng tụ cacbamat thứ nhất E06105A sản xuất hơi trung thấp áp 0.55
MPa (G) bão hòa.
- Thiết bị ngưng tụ cacbamat thứ hai E06105B sản xuất hơi thấp áp 0.34 MPa
(G) bão hòa.
Trong thiết bị ngưng tụ cacbamat đầu tiên E06105A hỗn hợp giữa khí từ đỉnh
thiết bị stripper và dung dịch thu hồi từ đáy tháp hấp thụ trung áp C06101 sẽ bị
ngưng tụ một phần sau đó nó đi vào thiết bị ngưng tụ cacbamat thứ hai
E06105B, tại đây dòng khí sẽ bị ngưng tụ gần như hoàn toàn (trừ một phần khí
trơ) và được tuần hoàn về tháp tổng hợp R06101 thông qua bơm phun cacbamat
J06101.
Từ đỉnh của bình tách cacbamat S06101, khí không ngưng bao gồm khí trơ
(không khí thụ động, khí trơ trong dòng CO
2
từ BL) chứa một lượng nhỏ NH
3
và
CO
2
được đưa trực tiếp vào đáy thiết bị phân hủy trung áp T06122.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 18
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
3.2.2 Tinh chế urea và thu hồi NH
3

, CO
2
trung và thấp áp.
Sơ đồ tinh chế urea và thu hồi NH
3
, CO
2
trung và thấp áp.
Làm sạch urea và thu hồi khí xảy ra trong 2 giai đoạn ở áp suất giảm dần như
sau:
- Giai đoạn 1 ở áp suất 1.95 MPa (G)
- Giai đoạn 2 ở áp suất 0.4 MPa (G)
Các thiết bị trao đổi nhiệt trong đó xảy ra quá trình làm tinh khiết urea được gọi
là các thiết bị phân hủy bởi vì trong các thiết bị này xảy ra sự phân hủy
cacbamat.
3.2.2.1 Giai đoạn làm sạch và thu hồi thứ nhất ở áp suất 1.95 MPa
(G)
Dung dịch, với hàm lượng CO
2
thấp, từ đáy thiết bị stripper E06101, được
giãn nở tới áp suất 1.95 MPa (G) và đi vào phần trên thiết bị phân hủy trung áp.
Thiết bị này được chia thành 3 phần chính:
- Bình tách đỉnh S06102, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào
bó ống.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 19
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Thiết bị phân hủy kiểu màng trong ống E06102 A/B, ở đây cacbamat được
phân hủy và nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ hơi 0.55 MPa (G) (ở phía vỏ của
phần trên E06102 A) và làm lạnh trực tiếp nước ngưng hơi từ bình tách nước
ngưng hơi cho stripper S06109, ở áp suất khoảng 22 barg (ở phía vỏ của phần

dưới E06102 B).
Bình chứa dung dịch urea T06122, bình này tập trung dung dịch urea đã được
tinh khiết ở giai đoạn 1 có nồng độ 60 – 63% khối lượng.
Các khí không ngưng chứa không khí thụ động từ cụm cao áp sẽ được đưa
vào đáy T06122 để thụ động hóa bề mặt đồng thời là tác nhân cho stripping.
Khí giàu NH
3
và CO
2
ra khỏi đỉnh bình tách (S06102) được đưa vào phía vỏ
của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ (E06104), ở đó khí được hấp thụ riêng
phần trong dung dịch cacbonat đến từ cụm thu hồi thấp áp.
Tổng nhiệt tạo thành từ phía vỏ, do ngưng tụ/hấp thụ/phản ứng của các chất,
được dùng để bốc hơi dung dịch urea đến từ giai đoạn làm sạch thứ hai đến nồng
độ 80 – 85% khối lượng, do đó cho phép tiết kiệm đáng kể hơi thấp áp ở giai
đoạn cô đặc chân không thứ nhất.
Từ phía vỏ của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ E06104, pha hỗn hợp được
đưa vào thiết bị ngưng tụ trung áp E06106, tại đây CO
2
được hấp thụ gần như
hoàn toàn và nhiệt ngưng tụ/phản ứng được lấy đi nhờ nước làm mát.
Từ E06106, hỗn hợp pha chảy vào tháp hấp thụ trung áp C06101, ở đây pha
khí tách ra sẽ đi vào bộ phận tinh chế. Đây là tháp hấp thụ kiểu đĩa chóp và xảy
ra hấp thụ CO
2
và tinh chế NH
3
.
Các đĩa được nạp liệu bằng dòng hồi lưu ammonia sạch, để cân bằng năng
lượng vào cột, và để tách CO

2
và H
2
O có trong dòng khí NH
3
và khí trơ bay lên.
NH
3
hồi lưu được lấy từ bồn chứa ammonia T06105 và được đưa vào cột
bằng bơm tăng áp ammonia P06105 A/B.
Dòng khí chứa NH
3
bão hòa, khí trơ với vài ppm CO
2
(20 – 100 ppm) ra khỏi
đỉnh bộ phận tinh chế, được ngưng tụ riêng phần trong thiết bị ngưng tụ
ammonia E06109. Từ đây dòng 2 pha được đưa vào bồn chứa ammonia T06105.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 20
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Dòng không ngưng bão hòa ammonia rời T06105 bay dọc trong tháp thu hồi
ammonia C06105, ở đây một lượng ammonia được ngưng tụ nhờ dòng ammonia
lỏng đến từ giao diện của xưởng urea.
Dòng khí rời đỉnh C06105 đi vào tháp hấp thụ ammonia trung áp E06111, ở
đây hàm lượng ammonia được giảm triệt để nhờ dòng dung dịch ammonia loãng
ngược chiều hấp thụ khí ammonia. Khi ammonia trong pha khí được hấp thụ,
nhiệt tạo thành sẽ làm tăng nhiệt độ của dòng lỏng đi xuống, do đó làm cản trở
sự hấp thụ tiếp tục ammonia. Để duy trì nhiệt độ thích hợp, một dòng nước làm
mát được cung cấp ở phía vỏ của E06111.
Tháp rửa khí trơ trung áp C06103, được nối vào phần trên của E06111, gồm 3
đĩa van, ở đây khí trơ được rửa lần cuối bằng nước sạch. Hàm lượng ammonia

trong dòng khí bay lên nhỏ do đó nhiệt độ ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt hấp thụ.
Cuối cùng khí trơ được thu gom vào ống khói.
Từ đáy của E06111, dung dịch NH
3
– H
2
O được tuần hoàn lại tháp hấp thụ
trung áp C06101 bằng bơm P06107 A/B. Bơm này còn có dòng tuần hoàn dung
dịch ammonia loãng tới phần trên của E06111.
Dòng ra khỏi đáy C06101 được tuần hoàn bằng bơm dung dịch cacbonat cao
áp P06102A/B về cụm thu hồi tổng hợp.
3.2.2.2 Giai đoạn làm sạch và thu hồi thứ hai ở áp suất 0.4 MPa(G)
Dung dịch với hàm lượng CO
2
rất thấp ra khỏi đáy thiết bị phân hủy trung áp
được giãn nở đến áp suất 0.4 MPa (G) và đi vào phần trên của thiết bị phân hủy
thấp áp. Thiết bị này được chia thành 3 phần chính:
Bình tách đỉnh S06103, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi
vào bó ống.
Thiết bị phân hủy kiểu màng ống E06103, ở đây cacbamat được phân hủy và
nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ hơi thấp áp bão hòa 0.55 MPa (G).
Bình chứa dung dịch urea T06103, bình này thu gom dung dịch urea đã được
tinh chế giai đoạn 2 có nồng độ 69 – 71% khối lượng.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 21
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Khí ra khỏi S06103 trước tiên được trộn với hơi từ cụm xử lý nước ngưng
công nghệ, và sau đó được đưa vào phía vỏ của thiết bị gia nhiệt sơ bộ ammonia
cao áp E06107, ở đây chúng được ngưng tụ riêng phần. Nhiệt ngưng tụ được thu
hồi ở phía ống để gia nhiệt sơ bộ ammonia lỏng cao áp (nạp liệu vào tháp tổng
hợp urea).

Dòng phía vỏ của E06107 được đưa vào thiết bị ngưng tụ thấp áp E06108, ở
đây hơi NH
3
và CO
2
còn lại được ngưng tụ hoàn toàn. Nhiệt ngưng tụ được lấy
đi nhờ nước làm mát ở phía ống.
Dung dịch cacbonat ra khỏi E06108 được thu hồi vào bồn chứa dung dịch
cacbonat T06106. Từ đây dung dịch cacbonat được tuần hoàn về đáy tháp hấp
thụ trung áp C06101 bằng bơm P06103A/B qua phía vỏ của thiết bị cô đặc sơ bộ
E06104 và sau đó qua thiết bị ngưng tụ trung áp E06106.
Một phần nhỏ dung dịch cacbonat thấp áp cũng được dùng làm dòng hồi lưu
vào phần tinh chế của tháp chưng T06106.
Khí ra khỏi đỉnh của T06106 sẽ đi vào phần dưới của tháp rửa khí trơ thấp
áp C06104 để giúp điều khiển áp suất của giai đoạn thu hồi thứ hai. C06104
được nối với phần trên của E06112, nơi mà nước làm mát được cung cấp để lấy
nhiệt hấp thụ.
3.2.3 Cụm cô đặc urea
Để có thể tạo hạt urea cần cô đặc dịch urea tới khoảng 96% khối lượng. Bước
này được thực hiện bởi giai đoạn cô đặc chân không.
Dung dịch urea ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp với nồng độ 69 – 71%
khối lượng trước tiên đi vào phần ống của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ
E06104. Sau đó được bơm P06106 đưa tới thiết bị cô đặc chân không E06114.
Cả hai thiết bị trên đều hoạt động ở áp suất 0.033 MPa (A).
Trước khi đi vào E06114 dịch urea từ bơm P06106 A/B được trộn với dịch
urea tuần hoàn từ cụm tạo hạt.
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 22
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Dung dịch urea ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp được giãn nở tới áp suất
0.033 MPa (A) và đi vào phần trên của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ. Thiết bị

này được chia thành 3 phần chính:
- Bình tách đỉnh S06104, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào
bó ống. Hơi được tách ra nhờ hệ thống chân không Z06105.
- Thiết bị cô đặc kiểu màng E06104, ở đây lượng nhỏ cacbamat còn lại được
phân hủy và nước được bốc hơi. Nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ riêng
phần (phía vỏ) khí đến từ thiết bị phân hủy trung áp.
- Bình chứa lỏng ở đáy T06124, ở đây dung dịch urea được thu hồi có nồng độ
khoảng 80 – 85% khối lượng.
Dung dịch urea ra khỏi bình chứa T06124 nhờ bơm dung dịch urea
P06106A/B bơm vào đáy thiết bị cô đặc chân không thứ nhất E06114. Thiết bị
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 23
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
này hoạt động bằng với áp suất làm việc của thiết bị tiền cô đặc chân không
E06104 (tức là 0.033 MPa (A)).
Hơi bão hòa áp suất 0.34 MPa (G) được cung cấp vàp phía vỏ E06114 để cô
đặc dung dịch urea chảy trong ống.
Hỗn hợp sau khi đi ra khỏi E06114 sẽ đi vào thiết bị tách chân không khí/lỏng
S06114, tại đây hơi một lần nữa được tách ra bởi hệ thống chân không Z06105.
Ra khỏi hệ thống chân không dịch urea có nồng độ khoảng 96% khối lượng
được đưa sang cụm tạo hạt bằng bơm P06108 A/B.
3.2.4 Cụm xử lý nước ngưng công nghệ
Công đoạn này cung cấp các điều kiện để xử lý nước nhiễm NH
3
– CO
2
và
urea từ hệ thống chân không, để thu được nước ngưng quá trình hầu như không
chứa NH
3
– CO

2
– urea có thể đưa đưa sang xưởng phụ trợ và xưởng tạo hạt
Nước ngưng công nghệ chứa NH
3
, CO
2
và urea từ các hệ thống chân không,
được tập trung trong bồn chứa nước ngưng công nghệ T06102.Từ đây nước
ngưng công nghệ được bơm bằng bơm P06114A/B vào phần trên của tháp
chưng C06102.
Trước khi vào cột, nước ngưng công nghệ được gia nhiệt bởi chính dòng nước
ngưng đã được làm sạch ra khỏi đáy tháp chưng và qua thiết bị trao đổi nhiệt
E06116.
Tháp chưng C06102 gồm 55 đĩa và được chia thành 2 phần chính bằng một
đĩa ngăn được đặt giữa đĩa thứ 35 và 36 (tính từ đáy).
Điều kiện công nghệ của cột:
- Áp suất đỉnh: 0.42 MPa (G)
- Nhiệt độ đỉnh: 130
0
C
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 24
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái
Nước ngưng từ đĩa ngăn được bơm bằng bơm ly tâm P06115A/B vào thiết bị
thủy phân urea R06102, ở đây có các điều kiện công nghệ thích hợp cho phân
hủy urea thành CO
2
và NH
3
. Thiết bị R06102 hoạt động giống như một thiết bị
phản ứng và dòng hơi được đưa vào để cung cấp đủ nhiệt phân hủy urea.

Điều kiện công nghệ của quá trình thủy phân:
- Áp suất: 3.43MPa (G)
- Nhiệt độ: 235
0
C
- Hơi ở hàng rào: nhiệt độ 370
0
C, áp suất 3.82 MPa (G)
Hơi từ thiết bị thủy phân cũng như hơi từ đỉnh của tháp chưng C06102 được
đưa vào phí vỏ ống của thiết bị tiền gia nhiệt ammonia E06107 ở cụm thấp áp.
Nước ngưng đã được thủy phân ra khỏi đáy R06102, sau khi giảm nhiệt độ
khi đi qua thiết bị gia nhiệt sơ bộ cho thủy phân E06118, đi vào tháp chưng ngay
dưới đĩa ngăn, ở đây xảy ra quá trình stripping lần cuối NH
3
và CO
2
. Hơi LMP
(0.55 MPa (G)) được phun trực tiếp vào đáy cột để cung cấp năng lượng cần
thiết cho stripping.
Nước ngưng quá trình đã làm sạch rời đáy cột ở 157
0
C được làm lạnh tới
45
0
C nhờ:
SVTH: Nguyễn Văn Khánh Trang 25