Tìm hiểu công nghệ sản xuất khí amoniac và urea

1 | P a g e
Phần I: Tìm hiểu chung về công ty
a. lịch Sử hình thành và phát triển của công ty:
Nhà máy phân đạm Hà Bắc (tiền thân của công ty phân đạm và hoá
chất Hà Bắc hiện nay) được nhà nước phê chuẩn thiết kế xây dựng
ngày 20/7/1959.
Vào đầu năm 1960, Nhà máy phân đạm Hà Bắc được bắt đầu khởi
công xây dựng. Ngày 18/2/1961 đổ mẻ bê tông đầu tiên xây dựng công
trình. Trong quá trình xây dựng, công trình luôn được sự quan tâm của
nhà nước. Ngày 3/1/1963, Thủ tướng Chính Phủ Phạm Văn Đồng đã về
thăm công trình.
Nhà máy phân đạm Hà Bắc được nhà nước Trung Quốc giúp đỡ xây
dựng bằng viện trợ không hoàn lại. Toàn bộ máy móc thiết bị đều được
chế tạo tại Trung Quốc và đưa sang Việt Nam lắp đặt. Theo quy mô
thiết kế ban đầu, Nhà máy bao gồm ba khu vực chính:
- Xưởng Nhiệt điện: công xuất thiết kế 12.000 kW
- Xưởng Hoá : công xuất thiết kế 100.000 tấn Urea/năm
-Xưởng Cơ khí : công xuất thiết kế 6000 tấn/năm
1
2 | P a g e
Ngoài ra còn một số phân xưởng phụ trợ khác, xong chủ yếu vẫn là
sản xuất phân đạm.
Ngày 3/2/1965 khánh thành xưởng nhiệt điện.
Ngày 19/5/1965 phân xưởng Tạo khí đốt thử than thành công.
Ngày 1/6/1965 xưởng Cơ khí đi vào sản xuất.
Theo kế hoạch ngày 2/9/1965 Nhà máy sẽ được khánh thành chuẩn
bị đưa vào sản xuất. Do chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ, ngày
20/8/1965 Chính phủ đã quyết định ngừng sản xuất, chuyển Xưởng
Nhiệt điện thành Nhà máy Nhiệt điện kiên cường bám trụ sản xuất
điện. Chuyển Xưởng Cơ khí thành Nhà máy Cơ khí sơ tán về Yên Thế
tiếp tục sản xuất phục vụ kinh tế và 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 phục hồi
Nhà máy, trước đây sản xuất Nitrat Amon (NH
4
NO
3
) nay chuyển sang
sản xuất Urea [(NH
2
)
2
CO].
Ngày 1/5/1975 Chính phủ quyết định hợp nhất Nhà máy Nhiệt điện,
Nhà máy Cơ khí, Xưởng Hoá thành nhà máy phân đạm Hà Bắc trực
thuộc Tổng cục Hoá chất.
2
3 | P a g e
Tháng 6/1975, việc xây dựng và lắp máy cơ bản hoàn thành, đã tiến
hành chạy thử máy.
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: Phó Thủ tướng Chính phủ Đỗ Mười cắt băng
khánh thành Nhà máy phân đạm Hà Bắc.
Trong những năm 1977-1990 sản lượng Urea thấp. Sản lượng năm
thấp nhất là 9.890 tấn Urea (năm 1981).
Tháng 10/1988, Nhà máy được đổi tên thành Xí nghiệp liên hiệp
phân đạm và hoá chất Hà Bắc với phương thức hạch toán kinh doanh
XHCN theo cơ chế sản xuất hàng hóa.

Từ năm 1991 đến nay, cùng với việc tăng cường quản lý, Xí nghiệp
đã nối lại quan hệ với Trung Quốc, thiết bị công nghệ được cải tạo nên
sản lượng Urea tăng lên rõ rệt (cao nhất vào năm 1997: 130.000 tấn
Urea). Năm 1996, dự án mở rộng Nhà máy phân đạm công suất
278.400 tấn Urea/năm được phê duyệt và dự kiến đến cuối năm 2001
đưa dây chuyền này vào sản xuất.
Sản lượng Urea các năm:
3
4 | P a g e
- Năm 1991: 44.891 tấn.
- Năm 1992: 82.633 tấn.
- Năm 1993: 100.093 tấn.
- Năm 1994: 103.223 tấn.
- Năm 1995: 111.026 tấn.
- Năm 1996: 120.690 tấn.
- Năm 1997: 130.281 tấn.
- Năm 1998: 64.170 tấn.
- Năm 1999: 49.670 tấn.
- Năm 2000 76.140 tấn
Theo dự kiến năm 2002 sản xuất 150.000 tấn Urea và 90.000 tấn
NH
3
.
Ngày 13/2/1993, Xí nghiệp liên hiệp phân đạm và hoá chất Hà Bắc
được đổi tên thành Công ty phân đạm và hoá chất Hà Bắc.
b. Cơ cấu tổ chức của công ty:
Cơ cấu tổ chức quản lý của Công ty được tổ chức theo mô hình trực
tuyến chức năng với cấp quản lý cao nhất là giám đốc. Các phó giám
4
5 | P a g e

đốc công ty có nhiệm vụ tham mưu, giúp Giám đốc điều hành quản lý
việc sản xuất kinh doanh trên các lĩnh vực mà giám đốc phân công,
thay thế điều hành các hoạt động của công ty khio vắng Giám đốc. Các
đơn vị tham mưu không trực tiếp điều khiển các đơn vị sản xuất mà chỉ
làm nhiệm vụ tham mưu cho Giám đốc ra các quyết định điều hành.
Các đơn vị cấp dưới chỉ nhận mệnh lệnh từ một kênh duy nhất là Giám
đốc.
Khối đời sống
Khối sản xuất phụ trợ
Xưởng urê
Xưởng NH
3
Xưởng tạo khí
Nhà máy nhiệt điện
Phòng an toàn
5
Phó giám đốc sản xuất và đời s ng ố
s ngố
Phó giám đốc kỹ thuật
Giám cđố
S t ch cơ đồ ổ ứ
6 | P a g e
Phòng vi tính
Phòng kỹ thuật
Phòng cơ điện
Phòng quản lý dự án
Phòng vật tư
Phòng tài chính
Phòng thị trường
Phòng kế hoạch

Phòng tổ chức nhân sự
c. lưu trình công nghệ sản xuất Urea:
Để sản xuất Urea hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau. Tại
Công ty phân đạm Hà Bắc phương pháp được sử dụng là đi từ than và
nước.
Hiện nay để cung cấp than cho lò tạo khí là than cục Hòn Gai
(Quảng Ninh). Than được vận chuyển bằng đường sông theo sông
Thương từ Quảng Ninh về. Với công suất sản xuất của công ty hiện nay
mức than tiêu thụ khoảng 1,57 tấn/tấn NH
3
.
6
7 | P a g e
I. Thuyết minh lưu trình:
Quá trình khí hoá than ẩm ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu là
than cục, tác nhân khí hoá là không khí và hơi nước. Theo thiết kế,
công nghệ dùng than cục cỡ hạt 50  100 mm để chế khí. Hiện nay,
dùng than cỡ hạt phổ biến 25  100 mm, cá biệt dùng cả than cỡ hạt 12
 25 mm. Trung bình mỗi ngày chạy máy bình thường tiêu tốn hết 500 
600 tấn than cục cho tạo khí và 800 tấn than cám cho Nhiệt điện để sản
xuất điện và hơi nước. Than cục, hơi nước 5 at, không khí phối hợp
phản ứng trong lò tạo khí ở nhiệt độ T ≈ 1100
o
C tạo thành hỗn hợp khí
than ẩm có thành phần gồm các khí CO, C, H
2
S, H
2
, N
2

, CH
4
. Các phản
ứng hoá học chính gồm:
2C + O
2
= 2CO + Q
1
C + O
2
= CO
2
+ 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
Mục đích quá trình khí hoá than nhằm thu được H
2
và N
2
theo tỷ lệ
H
2
/N
2
= 3/1 làm nguyên liệu để tổng hợp NH
3
do đó hỗn hợp khí than
7
8 | P a g e
ẩm được làm sạch bụi (nhờ công đoạn rửa và lọc bụi điện) và làm sạch
các khí bất lợi cho quá trình tổng hợp NH
3
(công đoạn tinh chế).
Hỗn hợp khí than sau khi khí hoá được qua tháp rửa để làm lạnh và
loại bỏ các tạp chất cơ học rồi đi vào két khí. Sau đó khí than tiếp tục
qua hệ thống lọc bụi điện, qua hệ thống quạt tăng áp đi vào giai đoạn
khử H
2
S thấp áp bằng dung dịch tananh (trước đây sử dụng dung dịch

ADA - Antraquinon Disunfuric Acid). Dịch tananh nghèo được tái sinh
và đưa trở lại, bọt lưu huỳnh thu lại chế thành sản phẩm phụ là lưu
huỳnh rắn.
Khí than sau khi được khử H
2
S được đưa vào đoạn 1 của máy nén 6
cấp để nâng áp. Ra đoạn 3 của máy nén hỗn hợp khí có p = 20,5 at vào
công đoạn chuyển hoá CO thành CO
2
nhờ hơi nước cao áp (p = 35 at).
Phản ứng của quá trình:
CO + H
2
O = CO
2
+ H
2
Sau chuyển hoá phần lớn CO được chuyển thành CO
2
, hỗn hợp khí
được tiếp tục đưa đến công đoạn khử CO
2
. Tại đây CO
2
được hấp thụ
bởi dung dịch MEA - Mono Ethanol Amin (OH- CH
2
- CH
2
- NH

2
) có
tính hoạt hoá cao. Sau đó quá trình nhả hấp thụ diễn ra, khí CO
2
được
thu hồi để dùng cho quá trình tổng hợp Urea, dung dịch MEA được tái
8
9 | P a g e
sinh và trở lại quá trình hấp thụ. Đến đây hỗn hợp khí còn lại H
2
, N
2
và
một phần rất nhỏ CO, CO
2
, H
2
S được gọi là khí tinh chế.
Quá trình tổng hợp NH
3
yêu cầu hàm lượng các chất gây ngộ độc
xúc tác (CO, CO
2
, H
2
S) là nhỏ nhất. Khí tinh chế được đưa vào công
đoạn rửa đồng và rửa kiềm nhằm khử tối đa các chất đó. Công đoạn
này sử dụng muối axêtat amoniac và dung dịch kiềm để khử CO, CO
2
,

H
2
S. Ra khỏi công đoạn này khí tinh chế còn lượng rất nhỏ H
2
S và CO
+ CO
2
(< 20 ppm) được gọi là khí tinh luyện.
Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu H
2
và N
2
với tỷ lệ H
2
/N
2
= 3/1
vào đoạn 4 máy nén để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH
3
. Khí tinh
luyện ra khỏi đoạn 6 máy nén có p = 320 at được đưa vào tháp tổng
hợp cùng với sự có mặt của xúc tác sắt để tiến hành phản ứng tổng hợp
ở T = 480  500
o
C
N
2
+ 3H
2
= 2NH

3
+ Q
NH
3
ra khỏi tháp ở trạng thái khíđược làm nguội gián tiếp bằng nước
(≈ 30
o
C) và ngưng tụ thành NH
3
lỏng qua phân ly lần 1. NH
3
lỏng còn
lại được đưa đến thiết bị ba kết hợp [làm lạnh - bốc hơi (-8 ÷ -10
o
C) -
phân ly] nhằm thu NH
3
, tách các cấu tử chưa phản ứng đưa trở lại tháp
9
10 | P a g e
tổng hợp tiếp tục quá trình tổng hợp NH
3
. Sau quá trình tuần hoàn cô
đặc, NH
3
từ nồng độ thấp chuyển thành NH
3
lỏng có nồng độ 99,8%
được bơm vào kho cầu.
NH

3
lỏng từ kho cầu và CO
2
được đưa vào tháp tổng hợp. Phản ứng
tổng hợp Urea được tiến hành theo hai giai đoạn xen kẽ rất nhanh. Đầu
tiên NH
3
và CO
2
theo tỷ lệ NH
3
/CO
2
= 4/1 với sự có mặt của hơi nước
16 at phản ứng tạo thành dung dịch Cacbamat amôn (NH
4
COONH
2
):
4NH
3
+ 2CO
2
+ H
2
O = 2NH
4
COONH
2
+ 38.000 Kcal/Kmol

Sau đó, dung dịch Cacbamat tách nước tạo thành Urea:
NH
4
COONH
2
= (NH
2
)
2
CO + H
2
O + 6.800 Kcal/Kmol
Rút gọn hai phản ứng trên ta có phản ứng tổng hợp:
2NH
3
+ CO
2
= (NH
2
)
2
CO + H
2
O + Q
Hiệu suất của phản ứng tổng hợp đạt 65 ÷ 68 %.
Quá trình tổng hợp Urea mang tính tuần hoàn toàn bộ, toàn bộ NH
3
và CO
2
dư được đưa trở lại đầu hệ thống. Dịch Cacbamat amôn có

nồng độ thấp (30 %) qua các công đoạn phân ly và cô đặc để tách NH
3
chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp, đồng thời nồng độ Urea được
tăng lên (99,5 %) và được đưa vào tháp tạo hạt. Nhờ lực ly tâm của vòi
10
11 | P a g e
phun, dòng Urea bị cắt ngang và rơi xuống tạo thành các hạt. Quạt gió
(N = 100.000 m
3
/h) đặt trên đỉnh tháp hút gió làm nguội hạt Urea trong
quá trình rơi. Hạt Urea rơi xuống phễu ở đáy tháp qua hệ thống băng tải
được tiếp tục làm nguội rồi đóng thành bao (50 kg/bao) và được chuyển
vào kho chứa sản phẩm.
II. sơ đồ lưu trình công nghệ sản xuất Urea:
Sơ đồ sản xuất


11
Khí hoá
than
Tinh chế
khí than
Máy nén
H
2
/N
2
Tổng hợp
NH
3

Hơi nước (16 atm)
CO
2
NH
3
Nhà máy
nhiệt điện
Than cám
Nước
m mề
Than cám
Không khí
hơi nước (5 atm)
Tổng hợp urea
12 | P a g e
phần II: xưởng tạo khí
A. lưu trình công nghệ của xưởng tạo khí:
Nhiệm vụ chính của phân xưởng tạo khí là chế khí làm nguyên liệu
cho quá trình tổng hợp NH
3
và thu hồi khí CO
2
để tổng hợp Urea.
12
Lò tạo khí Két khí Lọc bụi
điện
Khử H
2
S
trung áp

ra đoạn 3
(19 - 21 atm)
Than
Hơi nước
Không khí
vào đoạn 1
Biến đổi
CO
2
Máy nén
667
Khử H
2
S
thấp áp
Đoạn 4 / 667
Khí
tinh chế
Phân xưởng urea
CO
2
Hấp thụ
CO
2
13 | P a g e
Sơ đồ lưu trình công nghệ
Than cục từ kho than được đưa lên bunke có dung tích 50 tấn/lò rồi
từ đó than được đưa vào lò khí hoá UGI theo chu kỳ. Hiện tại xưởng có
10 lò tạo khí. Than được chia ra làm 3 loại: >12; 20 ÷ 40 và >40 mỗi
loại dùng cho từng lò khác nhau để có thể áp dụng công nghệ một cách

thích hợp cho từng cỡ hạt than. Than cục, hơi nước 5 at, không khí phối
hợp phản ứng trong lò khí hoá ở nhiệt độ T ≈ 1100
o
C tạo thành hỗn
hợp khí than ẩm có thành phần gồm các khí CO, C, H
2
S, H
2
, N
2
, CH
4
.
Khí than ẩm ra khỏi lò khí hoá được đi qua lò đốt để trữ nhiệt nhằm gia
nhiệt cho hỗn hợp hơi nước và không khí ở giai đoạn chế khí thổi
xuống. Khí than ẩm sau đó đi qua nồi hơi nhiệt thừa nhằm thu hồi nhiệt
13
14 | P a g e
lượng để sản xuất hơi nước, làm nguội khí và tách một phần bụi. Sau
đó khí than ẩm đi qua van ba ngả vào thuỷ phong túi rửa để làm lạnh và
rửa sơ bộ khí than trước khi vào tháp rửa. Sau khi đi qua các tháp rửa
khí than được đưa vao két khí. Két khí ngoài tác dụng chứa khí nó còn
có tác dụng trộn khí than của các lò với nhau. Sau đó, khí than đưa qua
lọc bụi điện để tách những hạt bụi nhỏ còn lại. Khí than ẩm từ lọc bụi
điện được đưa qua quạt tăng áp nâng áp từ > 100 mm H
2
O lên đến 900
÷ 1800 mm H
2
O áp lực này cần thiết để thắng trở lực của tháp hấp thụ

bằng keo tananh. Sau đó, khí than được đưa vào tháp hấp thụ H
2
S thấp
áp bằng dung dịch tananh. Dịch tananh sau khi hấp thụ được tái sinh.
Dịch tananh sau tái sinh được bơm đưa đi háp thụ tuần hoàn còn lưu
huỳnh được tách ra dưới dạng bọt qua máng dẫn đi thu hồi được lưu
huỳnh rắn. Khí than ẩm sau khi hấp thụ H
2
S thấp áp được đưa vào đoạn
I của máy nén 6 đoạn. Sau khi ra đoạn III của máy nén khí than ẩm có
áp suất là 20 at đi qua thiết bị trao đổi nhiệt trung gian rồi vào lò
chuyển hoá CO thành CO
2
. Hỗn hợp khí than sau chuyển hoá CO còn
một lượng khí H
2
S <100 mg/m
3
được đưa đi hấp thụ H
2
S trung áp bằng
dung dịch tananh. Khí than sau khi hấp thụ H
2
S trung áp đi qua thiết bị
làm lạnh phân ly rồi vào tháp hấp thụ CO
2
bằng dung dịch MEA. Dịch
14
15 | P a g e
MEA được đem tái sinh và được bơm tuần hoàn lại tháp. Sau khi háp

thụ CO
2
ta thu được hỗn hợp khí gọi là khí tinh chế có thành phần chủ
yếu là H
2
và N
2
dùng làm nguyên liệu để tổng hợp NH
3
.
B. các cương vị sản xuất chính:
I. cương vị tạo khí:
Nhiệm vụ: sản xuất khí than ẩm thoả man điều kiện: (CO + H
2
)/N
2
=
3,1 ÷ 3,2.
Bất kỳ một phương pháp tổng hợp NH
3
nào cũng phải đi từ N
2
& H
2
.
Để giải quyết nguồn nguyên liệu nói trên có thể chế khí hỗn hợp hoặc
chế riêng N
2
&H
2

.
Khí hỗn hợp để tổng hợp NH
3
có thể được sản xuất từ than, khí thiên
nhiên hoặc dầu mỏ. Tại Công ty phân đạm và hoá chất Hà Bắc nguồn
nguyên liệu để sản xuất khí hỗn hợp là than cục. Công ty sử dụng
phương pháp khí hoá than bằng lò khí hoá tầng cố định, sử dụng tác
nhân khí hoá là không khí và hơi nước thổi vào tầng nguyên liệu cố
định để khí hoá than. Mục đích của việc thông không khí vào lò là dùng
O
2
trong không khí đốt cháy C trong nhiên liệu, nhằm nâng cao nhiệt
độ tầng nhiên liệu, cung cấp nhiệt lượng cho phản ứng thu nhiệt giữa
15
16 | P a g e
hơi nước và cacbon, đồng thời cung cấp lượng N
2
cho giai đoạn tổng
hợp NH
3
.
1. Nguyên lý quá trình khí hoá than ẩm:
Trong lò phát sinh khí than lò tầng cố định, không khí đi từ dưới lên
trên và tiến hành phản ứng khí hoá với tầng nhiên liệu sẽ diễn ra sự
phân tầng:
- Tầng tro xỉ: (Nhiệt độ từ 60 ÷ 420
0
C) phân phối chất khí hoá, nhờ
nhiệt của tro xỉ để gia nhiệt cho chất khí hoá, ngăn ngừa không để cho
ghi lò bị biến dạng hoặc cháy lỏng bởi nhiệt độ cao.

- Tầng ôxy hoá: (Nhiệt độ từ 420 ÷ 1200
0
C) Cacbon (C) bị O
2
trong
chất khí hoá ôxy hoá biến thành CO và CO
2
:
+ Chất khí hoá bằng không khí:
C + O
2
+ 3,76 N
2
= CO
2
+ 3,76N
2
+ Q
2C + O
2
+ 3,76 N
2
= 2CO

+ 3,76N
2
+ Q
+ Chất khí hoá bằng hơi nước:
2H
2

O + C = CO
2
+ 2H
2
O - Q
H
2
O + C = CO + H
2
- Q
16
17 | P a g e
- Tầng khử: (Nhiệt độ từ 820 ÷ 1200
0
C – tầng hoàn nguyên): CO
2
bị
khử thành CO, nhiên liệu được gia nhiệt nhờ trao đổi nhiệt với khí
nóng. Tầng khử chủ yếu diễn ra các phản ứng sau:
CO
2
+ C = 2CO – Q
C + H
2
O = CO
2
+ H
2
– Q
- Tầng chưng khô: ( Từ 750 ÷ 820

0
C) nhiên liệu thu nhiệt, bị phân
giải nhờ trao đổi nhiệt với khí nóng và nhả thành phần chất bốc ra khỏi
khu vực này. Tầng chưng có một số phản ứng sau:
C + O
2
= CO
2
+ Q
C + O
2
= 2CO + Q
C + H
2
= 2CH
4
+ Q
H
2
+ S = H
2
S + Q
- Tầng sấy khô: ( Từ 700 ÷ 750
0
C) nhiên liệu vừa được bổ xung vào
lò tiếp xúc vớikhối than nóng làm cho nước trong nhiên liệu bốc hơi.
17
18 | P a g e
- Khoảng không đỉnh lò: (Từ 600 ÷ 700
0

C) là nơi tập kết tất cả các
khí trong quá trình
khí hoá để ra ngoài.
1 – Khoảng
không đỉnh lò.
2 – Tầng sấy.
3 – Tầng
chưng.
4 – Tầng khử.
5 – Tầng ôxy hoá.
6 – Tầng xỉ.
18
Than
Khí than
than
Tác nhân
khí
1
2
3
4
5
6
19 | P a g e
Sơ đồ nguyên lý lò tầng cố định.
Chế khí than ẩm theo phương pháp gián đoạn bao gồm hai 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 phóng
không 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

khhoảng bắt đầu từ thổi gió lần trước đến thổi gió lần sau được gọi là
một tuần hoàn làm việc. Để đảm bảo an toàn và nâng cao sản lượng và
chất lượng khí than một tuần hoàn làm việc bao gồm 5 giai đoạn:
- Giai đoạn thổi gió
- Giai đoạn thổi lên lần 1
- Giai đoạn thổi xuống
- Giai đoạn thổi lên lần 2
- Giai đoạn thối sạch
Một tuần hoàn làm việc kéo dài 3 phút (100% ), thông thường phân
phối thời gian một tuần hoàn làm việc như sau:
19
20 | P a g e
Giai đoạn Thổi gió Thổi lên lần 1Thổi xuống Thổi lên lần 2 Thổi sạch
% 22 - 26 24 - 28 38 - 42 6 - 9 3 - 4
2. Lưu trình công nghệ:
a. Vận chuyển và cung cấp nguyên liệu:
Than cục từ kho than được đưa lên bunke có dung tích 50 tấn/lò.
Hiện tại Công ty có 10 lò tạo khí. Than được chia ra làm 3 loại: >12
mm; 20 ÷ 40 mm và >40 mm mỗi loại dùng cho từng lò khác nhau để
có thể áp dụng công nghệ một cách thích hợp cho từng cỡ hạt than.
b. Thuyết minh lưu trình:
Khi tạo khí than ẩm bằng phương pháp gián đoạn, cần phải thổi xen
kẽ không khí và hơi nước vào lò khí hoá. Trong khoảng từ lần thổi
không khí vào lần trước đến thổi không khí vào lò lần sau được gọi là
một vòng tuần hoàn làm việc. Một tuần hoàn khí như vậy mất khoảng 3
phút. Trong thực tế sản xuất, để đảm bảo an toàn và nâng cao sản lượng
khí than thì quá trình chế khí không thể đơn độc tiến hành thổi gió và
tuần hoàn chế khí, mà phải trải qua một tuần hoàn làm việc gồm 5 giai
đoạn:
- Giai đoạn thổi gió.

20
21 | P a g e
- Giai đoạn chế khí thổi lên lần 1.
- Giai đoạn chế khí thổi xuống.
- Giai đoạn chế khí thổi lên lần 2.
- Giai đoạn thổi sạch.
+ Giai đoạn thổi gió:
Không khí ngoài trời được quạt hút đưa vào ống không khí chung
qua van tấm chắn để cho quạt cấp không khí vào đáy lò khí hoá, qua
tầng than có nhiệt độ cao xảy ra phản ứng toả nhiệt. Khí thổi gió đi ra
từ đỉnh lò khí hoá theo đường xiên sang lò đốt. Trong khí thổi gió còn
một lượng CO, người ta đưa thêm một lượng không khí lần 2 vào lò để
đốt cháy khí CO trong lò nhằm mục đích thu hồi nhiệt và tránh ô nhiễm
môi trường. Nhiệt được tích luỹ trong gạch tích nhiệt của lò đốt, khí
tiếp tục đi sang lò hơi nhiệt thừa, khí đi trong ống chùm của của lò hơi
nhiệt thừa truyền nhiệt cho nước đi ngoài ống để sản xuất hơi nước 5at.
Sau khi đi ra từ đáy nồi hơi nhiệt thừa qua van ống khói phóng không
ra ngoài.
Giai đoạn thổi gió kéo dài khoảng 42s. Mục đích là tăng nhiệt độ
cho tầng than. Không khí được thổi vào đáy lò để đốt cháy nguyên liệu,
nhiệt lượng toả ra được giữ trong tầng nhiên liệu để cung cấp nhiệt cho
21
22 | P a g e
phản ứng giữa cácbon và hơi nước trong giai đoạn chế khí.Thành phần
chính của khí thổi gió bao gồm: CO
2
= 15,5% ; O
2
= 0,3% ; CO = 8%.
+ Giai đoạn chế khí thổi lên lần 1:

Hỗn hợp hơi nước 5at và không khí qua van hơi nước và không khí
vào đường ống thổi lên, vào đáy lò khí hoá qua tầng than (sau bước
thổi gió, tầng nhiên liệu có nhiệt độ rất cao ) xảy ra phản ứng chế khí.
Khí than ẩm sinh thành qua cửa đỉnh lò sang đáy lò đốt rồi sang lò hơi
nhiệt thừa. Khí nguội ra từ đáy nồi hơi nhiệt thừa, lúc này van ống khói
đóng, khí qua van 3 ngả vào thuỷ phong túi rửa. Sau đó khí ra đường
ống khí than chung qua tháp rửa làm lạnh. Khí than đi từ dưới lên,
nước tuần hoàn đi từ trên xuống làm lạnh khí than và giảm một phần
bụi. Cuối cùng khí tiếp tục qua van thuỷ phong về két khí rồi qua lọc
điện để tiếp tục sang công đoạn tinh chế khí. Bụi lắng trong lò đốt đi
vào thuỷ phong đáy lò. Tại đây, bụi bị dòng nước cuốn theo ra khỏi
thiết bị thuỷ phong cùng với bùn thải ở thuỷ phong túi rửa cũng như ở
tháp rửa tập trung vào 2 bể lắng rồi đưa về hồ môi trường.
Giai đoạn chế khí thổi lên lần một kéo dài khoảng 49s . Mục đích
của việc cho không khí và hơi nước ở giai đoạn chế khí là thu được khí
than ẩm ở tỷ lệ (H
2
+CO)/N
2
= 3,1 - 3,2. Ngoài ra phản ứng giữa không
22
23 | P a g e
khí với C cũng còn cung cấp một lượng nhiệt cho phản ứng giữa hơi
nước và cácbon. Thành phần của hỗn hợp khí trong giai đoạn này là:
CO
2
= 7,5% ; O
2
= 0,3% ; CO = 34,8% ; H
2

= 52,6% ; N
2
= 4,8%.
+ Giai đoạn chế khí thổi xuống:
Hỗn hợp hơi nước và không khí qua bộ van hơi nước và không khí
thổi xuống đi vào đỉnh lò đốt lấy nhiệt, theo đường xiên sang đỉnh khí
hoá qua tầng than có nhiệt độ cao. Khí than ẩm sinh thành đi ra từ đáy
lò qua van 3 ngả ở vị trí thổi xuống, qua túi rửa ra đường ống khí than
chung và sang tháp rửa rồi về két khí.
Giai đoạn chế khí thổi xuống kéo dài 69s. Thành phần khí bao
gồm: CO
2
= 5,5% ; O
2
= 0,3% ; CO = 34,6% ; H
2
= 56,5% ; N
2
= 3,1%.
Trong giai đoạn chế khí, nếu như hơi nước và không khí chỉ đi qua tầng
nhiên liệu từ dưới lên trên thì do nhiệt độ chất khí hoá tương đối thấp
và phản ứng khí hoá thu lượng nhiệt lớn, sẽ làm nhiệt độ nhiên liệu ở
phần dưới tầng khí hoá tụt xuống, thậm chí có thể làm tắt lò. Vì vậy
tầng khí hoá sẽ mỏng đi, còn phần trên tầng nhiên liệu không ngừng
được khí than nóng gia nhiệt làm cho tầng khí hoá di chuyển lên phía
trên do đó nhiệt độ phần trên lò khí than sẽ tăng cao, lượng tổn thất
nhiệt do khí than mang theo ra ngoài sẽ rất lớn và gây nên kết tảng,
23
24 | P a g e
bám vào vách lò. Để tránh hiện tượng kể trên thì sau giai đoạn chế khí

thổi lên cần phải thay đổi hướng đi của dòng khí, tức là cho hơi nước
và không khí vào lò đốt để tận dụng nhiệt lò đốt rồi đưa vào đỉnh lò
phát sinh. Khí than ẩm tạo ra ra khỏi từ phía đáy lò.
+ Giai đoạn chế khí thổi lên lần 2:
Cũng giống như chu trình thổi lên lần 1. Giai đoạn này kéo dài
khoảng 15s. Sau giai đoạn chế khí thổi xuống, nhiệt độ tầng nhiên liệu
giảm đi nhiều nên cần phải thổi không khí lại để nâng nhiệt độ lò.
Nhưng ngay sau khi kết thúc chế khí thổi xuống thì ở phần dưới của lò
và trong tầng nhiên liệu còn sót lại khá nhiều khí than ẩm, nếu thổi gió
ngay không khí và than ẩm sẽ gặp nhau phần dưới lò dễ dàng gây ra sự
cố nổ. Vì vậy, sau giai đoạn chế khí thổi xuống thì hơi nước và không
khí lại phải thay đổi phương hướng một lần nữa: Thổi qua tầng nhiên
liệu theo chiều từ dưới lên để tiến hành chế khí lần 2, thải sạch khí than
ẩm ở đáy lò nhằm tạo điều kiện an toàn cho bước thổi không khí vào
lò. Gai đoạn thổi khí lần 2 cũng sinh ra khí than ẩm, nhưng mục đích
chính vẫn là tránh nổ.
+ Giai đoạn thổi sạch:
24
25 | P a g e
Cũng giống như chu trình thổi gió nhưng khác là van ống khói thì
đóng còn van 3 ngả thì mở. Khí qua tháp rửa rồi về két khí. Giai đoạn
này chiếm khoảng 5s. Mục đích của nó như sau: Sau khi thổi lên lần 2
trong khoảng trống trên đỉnh lò và trong các đường ống có chứa đầy
khí than ẩm, nếu chuyển sang giai đoạn thổi gió rồi sau đó cho phóng
không thì không những gây tổn thất khí than ẩm mà còn dẫn tới hiện
tượng nguy hiểm là khi khí than ẩm thải tới miệng ống khói trộn lẫn
với không khí sẽ bùng nổ nếu gặp phải tia lửa. Vì vậy, trước khi chuyển
sang giai đoạn thổi gió ta phải thổi khí vào phần đáy lò. Khí than khô
sinh ra và khí than ẩm còn sót lại cũng được đưa vào két khí để tăng
lượng thu hồi.

Thành phần (%) khí than ẩm thu được như sau:
H
2
CO CO
2
N
2
CH
4
O
2
37,0 33,3 6,6 22,4 0,3 0,3
c. Điều chỉnh tỷ lệ H
2
/N
2
trong khí than ẩm:
Yêu cầu đối với lò khí hoá phải đạt được sản lượng khí cao, chất
lượng khí tốt. Gọi chất lượng khí tốt chủ yếu là tỷ lệ H
2
/N
2
phải phù
hợp với yêu cầu và tỷ lệ này cần phải ổn định. Nói chung phương pháp
điều chỉnh tỷ lệ H
2
/N
2
được áp dụng chủ yếu là tăng giảm không khí
25