báo cáo kiến tập CÔNG NGHỆ sản XUẤT URÊ

BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
MỤC LỤC
DH10H1 Trang 1
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Phần I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
I. Quá trình hình thành và phát triển
Nhà máy Ðạm Phú Mỹ trực thuộc Công ty Cổ phần Phân Ðạm và Hoá chất
Dầu khí, được đặt tại khu công nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa-
Vũng Tàu. Nhà máy có vốn đầu tư 450 triệu USD, có diện tích 63ha, là nhà máy
đạm đầu tiên trong nước được xây dựng theo dây chuyền công nghệ tiên tiến, đồng
thời cũng là một trong những nhà máy hoá chất có dây chuyền công nghệ và tự
động hoá tân tiến nhất ở nước ta hiện nay. Cung cấp 40% nhu cầu phân urê trong
nước, Ðạm Phú Mỹ có vai trò rất lớn trong việc tự chủ nguồn phân bón trong một
nước nông nghiệp như Việt Nam. Trước đây, số ngoại tệ phải bỏ ra để nhập phân
bón từ nước ngoài về là rất lớn trong khi nguyên liệu để sản xuất phân Urê là nguồn
khí đồng hành (Associated Gas) đang phải đốt bỏ ở các giàn khoan và nguồn khí
thiên nhiên (Natural Gas) được phát hiện rất nhiều ở phía Nam. Sản phẩm của nhà
máy Ðạm Phú Mỹ hiện đang được tiêu thụ rộng khắp trên thị trường trong nước,
đặc biệt tại vựa lúa đồng bằng sông Cửu Long.
Nhà máy được khởi công xây dựng theo hợp dồng EPCC (Chìa khóa trao tay)
giữa Tổng công ty Dầu khí Việt Nam và tổ hợp nhà thầu Technip/Samsung, hợp
đồng chuyển giao công nghệ sản xuất Amôniắc với Haldoe Topsoe (công suất 1.350
tấn/ngày) và công nghệ sản xuất Urê với Snamprogetti (công suất 2.200 tấn/ngày).
• Khởi công xây dựng nhà máy:03/2001.
• Ngày nhận khí vào nhà máy: 24/12/2003
• Ngày ra sản phẩm amonia đầu tiên: 04/2004.
• Ngày ra sản phẩm urê đầu tiên: 04/06/04.
• Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/09/2004.
• Ngày khánh thành nhà máy: 15/12/2004.
II. Các phân xưởng chính của nhà máy
II.1 Phân xưởng tổng hợp Amôniắc

Có chức năng tổng hợp Amôniắc và sản xuất CO
2
từ khí thiên nhiên và hơi
nước. Sau khi tổng hợp, Amôniắc và CO
2
sẽ được chuyển sang phân xưởng urê.
DH10H1 Trang 2
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
II.2 Phân xưởng tổng hợp
urê
Có chức năng tổng hợp
Amôniắc và CO
2
thành dung
dịch urê. Dung dịch urê sau khi đã được cô đặc trong chân không sẽ được đưa đi tạo
hạt. Quá trình tạo hạt được thực hiện bằng phương pháp đối lưu tự nhiên trong tháp
tạo hạt cao 105m. Phân xưởng urê có thể đạt công suất tối đa 2.385tấn/ngày.
II.3 Phân xưởng phụ trợ
Có chức năng cung cấp nước làm lạnh, nước khử khoáng, nước sinh
hoạt, cung cấp khí điều khiển, nitơ và xử lý nước thải cho toàn nhà máy, có
nồi hơi nhiệt thừa, nồi hơi phụ trợ và 1 tuabin khí phát điện công suất 21
MWh, có bồn chứa Amôniắc 35.000 m
3
tương đương 20.000 tấn, dùng để
chứa Amôniắc dư và cấp Amôniắc cho phân xưởng urê khi công đoạn tổng
hợp của xưởng Amôniắc ngừng máy.
DH10H1 Trang 3
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
II.4 Xưởng sản phẩm
Sau khi được tổng hợp, hạt urê được lưu trữ trong kho chứa urê rời. Kho urê

rời có diện tích 36.000m
2
, có thể chứa tối đa 150.000 tấn. Trong kho có hệ thống
điều hoà không khí luôn giữ cho độ ẩm không vượt quá 70%, đảm bảo urê không bị
đóng bánh. Ngoài ra, còn có kho đóng bao urê, sức chứa 10.000 tấn, có 6 chuyền
đóng bao, công suất 40 tấn/giờ/chuyền.
DH10H1 Trang 4
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
III. Giới thiệu chung về phân xưởng ur ê
Urê được Hilaire Rouelle phát hiện từ nước tiểu vào năm 1773 và được
Friedrich Woehler tổng hợp lần đầu tiên từ ammonium sulfate (NH
4
)
2
SO
4
và
potassium cyanate KOCN vào năm 1828. Đây là quá trình tổng hợp lần đầu một
hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ và nó đã giải quyết được một vấn đề quan trọng
của một học thuyết sức sống.
Năm 1870, urê đã được sản xuất bằng cách đốt nóng cácbamat amôn trong
một ống bịt kín. Điều này là nền tảng cho công nghệ sản xuất urê công nghiệp sau
này.
Cho tới những năm đầu thế kỷ 20 thì urê mới được sản xuất trên quy mô công
nghiệp nhưng ở mức sản lượng rất nhỏ. Sau đại chiến thế giới thứ II, nhiều nước và
hãng đã đi sâu cải tiến quy trình công nghệ để sản xuất urê. Những hãng đứng đầu
về cung cấp chuyển giao công nghệ sản xuất urê trên thế giới như: Stamicarbon (Hà
Lan), Snamprogetti (Italia), TEC (Nhật Bản)…Các hãng này đưa ra công nghệ sản
xuất urê tiên tiến, mức tiêu phí năng lượng cho một tấn sản phẩm urê rất thấp.
DH10H1 Trang 5

BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Phần II: QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT URÊ
I. Nguyên liệu
Áp suất (barg) Nhiệt độ (
o
C)
Bình thường Thiết kế Bình thường Thiết kế
Amoniắc 24 25 -32.6
CO
2
0.18
45 70
Amôniắc
NH
3
%kl 99.8 (tối thiểu)
H
2
O %kl 0.2 (tối đa)
Dầu ppmkl 5 (tối đa)
Amôniắc tới bồn chứa P
OP
= 5 barg
T
OP
= -32,6
o
C
Amôniắc tới xưởng Urê P
OP

= 24 Barg
T
OP
= 25
o
C
CO
2
CO
2
thể tích (khô) 99% (tối thiểu)
Khí trơ (thể tích) 1% (tối đa)
Nước bão hoà
CO
2
ở đầu hút máy nén P
OP
= 0.18 barg
T
OP
= 45
o
C
CO
2
ở đầu ra máy nén P
OP
= 157 barg
T
OP

=> 100
o
C
DH10H1 Trang 6
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
II. Điều kiện - chỉ tiêu
II.1. Điều kiện môi trường
II.1.1 Nhiệt độ
a. Bầu khô trung bình 26.9
o
C
b. Bầu khô tối thiểu 18
o
C
c. Bầu khô tối đa 36
o
C
d. Nhiệt độ sử dụng cho tháp làm mát (bầu ướt) 30
o
C
e. Nhiệt độ sử dụng cho quạt (bầu khô) 36
o
C
f. Nhiệt độ sử dụng cho TB điện (bầu khô) 40
o
C
g. Nhiệt độ sử dụng cho máy nén không khí quá trình 36
o
C
II.1.2 Độ ẩm tương đối

a. Trung bình 82%
b. Tối thiểu 28%
c. Tối đa 99%
d. Thiết kế cho quạt không khí, máy nén, quạt thổi 99%
II.1.3 Áp suất khí quyển
a. Trung bình (hàng tháng) 1011.2 mbar
b. Tối thiểu (hàng tháng) 1002 mbar
c. Tối đa (hàng tháng) 1016 mbar
II.1.4 Gió
a. Hướng gió chính
b. Tốc độ gió áp dụng cho tính toán bảo ôn 3 m/s
c. Tính toán cấu trúc dựa trên “Áp suất gió thiết kế” như sau: W
o
= 0.83 kN/m
2
theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 2737:1995 mục 6.4.1, phân loại khu công nghiệp
Phú Mỹ là vùng IIA
DH10H1 Trang 7
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
* Tiêu chuẩn UBC được sử dụng cho tính toán tải trọng gió với hệ số quan
trọng sau đây:
I = 1,15 cho xưởng amôniắc, urê (trừ tháp tạo hạt)
I = 1 cho xưởng phụ trợ, gián tiếp phụ trợ (trừ bồn chứa amôniắc), tháp tạo hạt
I = 1 cho nhà xưởng
Hoa gió tại Phú Mỹ:
Hướng N NE E SE S SW W NW
Tốc độ gió 1-5 m/s % 3.2 8.8
12.
2
7.6

13.
5
9.2
4.
3
2.2
Tốc độ gió 5.1 – 10 m/s % 0.1 0.5 6 0.9 0.4 0.5
0.
3
0
Tốc độ gió 10.1 – 15 m/s % 0.1
II.1.5 Mưa và tuyết
a. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 5 phút là 19,9 mm
b. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 1 giờ là 90 mm
c. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 12 giờ là 159,9 mm
d. Lượng mưa cao nhất được ghi nhận trong 24 giờ là 180 mm
e. Đường cong độ sâu cho thiết kế hệ thống cống thải được chi tiết hoá trong
tài liệu của nhà thầu 2098-00-JSD-1400-01.
f. Hệ số thoát nước cho
- Mái nhà: 1,0
- Sàn nhà: 0,85
- Đường sá & sân bãi 0,85
- Khu vực không được lát 0,20
DH10H1 Trang 8
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
II.1.6 Địa chấn
Không tính toán: theo UBC 1997 (vùng địa chấn không)
II.1.7 Tính ăn mòn của không khí
Tính ăn mòn của không khí được tính đến do sự có mặt của các khí NH
3

, NO
x
,
CO
2
, bụi có tính ăn mòn (nghĩa là khu vực urê).
II.1.8 Dữ liệu khí hậu cho thiết kế hệ thống điều hòa không khí trong
phòng điều khiển
Nhiệt độ (bầu khô) 24  2
O
C
Độ ẩm tương đối 50  5%
Chi tiết tham khảo tài liệu 2098 – 00-JSD-3400 -01
II.1.9 Điều kiện nhiệt đới
Môi trường nhiệt đới được yêu cầu cho các thiết bị điều khiển.
Đối với hệ thống điện, tham khảo tài liệu 2098-00-JSD-1600-01.
II.2 Chỉ tiêu kỹ thuật:
II.2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm
Urê hạt
Hàm lượng nitơ 46.3%kl (tối thiểu)
Hàm lượng biurêt 1%kl (tối đa)
Hàm lượng ẩm 0.4%kl (tối đa)
Phân bố kích thước hạt 90%kl (tối thiểu) giữa 1.4 mm và 2.8 mm
Phân bố kích thước hạt 2%kl (tối thiểu) dưới 1 mm
Nhiệt độ hạt 65
o
C tối đa (chỉ ở công suất danh nghĩa)
II.2.2 Chất thải
II.2.2.1 Chất thải khí
NO

X
1000 mg/m
3
SO
2
500 mg/m
3
CO 500 mg/m
3
DH10H1 Trang 9
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
II.2.2.2 Chất thải lỏng
Dầu khoáng 5 mg/lít
Amôniắc 10 mg/lít
BOD5 (20
O
C) 100 mg/lít
II.2.2.3 Các nguồn thải ra môi trường
NO
x
trong khí thải từ thiết bị reformer sơ cấp 100 ppm
trong môi trường 3%
O
2
(khí khô)
NO
x
trong khí thải từ tuabin khí 50 ppm
trong môi trường 3%
O

2
(khí khô)
NO
x
trong khí thải từ nồi hơi phụ trợ 100 ppm
trong môi trường 3%
O
2
(khí khô)
III. Quá trình tổng hợp urê
III.1 Tổng hợp urê
Urê là sản phẩm được tạo thành qua phản ứng tổng hợp amôniắc lỏng và khí
CO
2
. Trong tháp tổng hợp urê R-1001, amôniắc và CO
2
phản ứng tạo thành amôni
cácbamát, một phần amônium cácbamát tách nước tạo thành urê.
Sau hệ thống tổng hợp urê, qúa trình phân huỷ (và thu hồi có liên quan) không
thay đổi thành phần phản ứng được thực hiện ba bước sau:
1. Phân huỷ cao áp tại urê Stripper E-1001
2. Phân huỷ trung áp tại cụm phân huỷ trung áp E-1002A/B
3. Phân huỷ thấp áp tại cụm phân huỷ thấp áp E-1003
III.2 Yếu tố ảnh hưởng
* Ảnh hưởng tỷ lệ NH
3
/CO
2
Như mô tả tại phản ứng 1, tỷ lệ Mol lý thuyết của NH
3

/CO
2
là 2, nhưng dưới
các điều kiện khác sản phẩm urê ổn định chậm ở 168 bar 155
O
C.
Khi tỷ lệ Mol NH
3
/CO
2
thay đổi từ 2 đến 9, sản phẩm urê thay đổi từ khoảng
40% đến 85%. Trên những điều kiện khác, khi tỷ lệ Mol NH
3
/CO
2
thay đổi từ 2 đến
0.5, sản phẩm urê sẽ thay đổi chỉ từ khoảng 40% đến khoảng 45%.
DH10H1 Trang 10
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Nó được làm rõ rằng, ảnh hưởng của CO
2
là rất nhỏ so với NH
3
. Hơn thế nữa,
dưới điều kiện giàu CO
2
, dung dịch sẽ trở nên ăn mòn nhiều hơn và vận hành có vấn
đề liên quan đến kết tinh là quá quan trọng.
Nói chung, hầu hết tất cả các nhà máy urê được vận hành dưới tỷ lệ NH
3

/CO
2
trong khoảng giữa 2.5 và 5.0.
Hình 1: Ảnh hưởng ti lệ NH
3
/CO
2
* Ảnh hưởng tỷ lệ H
2
O/CO
2
Từ phản ứng thứ hai, rõ ràng rằng lượng nước dư trong dung dịch phản ứng
làm cản trở sự hình thành urê từ cácbamát. Nhưng nếu hàm lượng nước quá thấp thì
nồng độ cácbamát trở nên cao gây tắc nghẽn đường ống.
Ngoài ra, vì phản ứng diễn ra trong pha lỏng nên cần một lượng nước vừa đủ
cũng làm tăng hiệu suất urê.
Do đó, thông thường thì tỉ lệ mole H
2
O/CO
2
là 0.4-1 trong các nhà máy công
nghiệp.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất
Mối liên hệ giữa độ chuyển hóa cân bằng và nhiệt độ vận hành được đưa ra
bởi Fréjacques và những người cộng sự như sau: độ chuyển hóa tăng tỉ lệ với sự
DH10H1 Trang 11
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
tăng nhiệt độ, nhưng Otsuka và những người cộng sự đã báo cáo rằng độ chuyển
hóa cân bằng tối đa tồn tại xung quanh 196-200
o

C.
Áp suất cân bằng ngày càng cao khi nhiệt độ tăng .
Áp suất cân bằng đạt tới giá trị cực tiểu bằng cách thay đổi tỉ lệ NH
3
/CO
2
và
điểm cực tiểu hướng tới giá trị NH
3
/CO
2
cao hơn phụ thuộc vào sự tăng nhiệt độ
vận hành. Lưu ý rằng áp suất cân bằng tăng nhanh theo hướng tỉ lệ NH
3
/CO
2
thấp.
* Hình thành biuret
Biurêt là sản phẩm phụ không mong muốn được hình thành do phản ứng của 2
mole urê với sự tạo thành NH
3
, theo phản ứng sau:
2(NH
2
-CO-NH
2
) ↔ NH
2
-CO-NH-CO-NH
2

+ NH
3
Phản ứng cân bằng này được xúc tiến do thời gian lưu và nhiệt độ cao.
Như đã giải thích trước đó, hai mole urê chuyển hóa thành một mole biurêt và
một mole amôniắc bằng gia nhiệt.
Vì biurêt có hại tới sự đâm chồi của hạt, và làm héo cây dứa và cam, quýt khi
đạm được phun lên lá, hàm lượng biurêt trong phân đạm trên thị trường thế giới
được yêu cầu dưới 1.5%. Biurêt tạo thành gần như trong tất cả các giai đoạn sản
xuất urê và chủ yếu được tạo thành ở hệ thống phân hủy thấp áp và nhiệt độ cao.
Nhìn chung, sự tạo thành biurêt tăng lên nhanh chóng khi nhiệt độ vượt quá
110
o
C do đó cần phải giữ nhiệt độ/áp suất và thời gian lưu của mức urê lỏng ở giá
trị bình thường trong các bình chứa ở mỗi giai đoạn phân hủy đặc biệt là trong bình
chứa của thiết bị tách chân không.
DH10H1 Trang 12
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
IV. Quy trình sản xuất urê
IV.1 Sơ đồ khối
Hình 2 : Sơ đồ sản xuất urê
IV.2 Lý thuyết công nghệ
IV.2.1 Công đoạn nén CO
2
CO
2
bão hoà hơi nước có độ tinh khiết tối thiểu 98,5% thể tích(tt), có nhiệt độ
45
0
C và áp suất 0.18 barg lấy từ xưởng Amonia đựơc đưa vào bình tách 20-V-2017.
Tại đây lỏng cuốn theo được tách ra và được đưa về hệ thống thải lỏng, lượng khí

CO
2
được đưa tới cửa hút cấp 1 của máy nén.
Để bảo vệ thiết bị cao áp không bị ăn mòn, một lượng không khí được đưa
thêm vào thông qua bộ điều khiển lưu lượng FV-1002 vào cửa hút. Lượng O
2
thêm
vào chiếm 0.25% (tt) của lượng CO
2
nạp liệu.
DH10H1 Trang 13
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Máy nén ly tâm gồm có 4 cấp trung gian và được chia làm 2 vùng nén thấp áp
và cao áp.Sau mỗi cấp đều được trang bị một thiết bị làm mát và một thiết bị tách
với mục đích để làm nguội và tách lỏng dòng khí.Nhiệt độ tại cửa nén thứ 4 được
khống chế để tránh hiện tượng hoá rắn của CO
2
.Phần nước ngưng trong các bình
tách trung gian được đưa về hệ thống thải lỏng.Lưu lượng thải lỏng được khống chế
bằng các van điều khiển mức.
Dòng khí CO
2
sau khi qua thiết bị tách lỏng V-1017,vào đến cửa hút của máy
nén có áp suất khoảng 0.12 barg, được nén đến khoảng 4.6 barg trong cấp nén đầu
tiên, đến khoảng 18.9 barg trong cấp nén thứ hai, 69.9 trong cấp nén thứ 3 và sau
cấp nén cuối cùng lên đến 157 barg.
Hai van F-1001, 1013 được sử dụng như hai đường tuần hoàn khi chạy máy,
đồng thời chúng cũng được sử dụng đế tránh không bị surging khi công nghệ dao
động. Trong trường hợp máy nén vào trường hợp surge, 2 van này sẽ tự dộng mở để
tuần hoàn một phần CO

2
từ cửa cấp nén 2 về lại cửa hút cấp nén 1 và cửa ra cấp nén
4 về lại cửa hút cấp nén 3. Ngoài ra tại đầu ra cảu mỗi vùng nén người ta còn trang
bị các van xả HV-1001, PV-1017 để xả khí khi máy nén dừng.
Turbin 20-STK-1001 chạy bằng hơi nước được sử dụng làm động cơ dẫn động
cho máy nén CO
2
. Dòng hơi trung áp quá nhiệt có áp suất 23.5 barg được rút ra từ
turbin được sử dụng làm tác nhân cấp nhiệt cho thiết bị phân giải cao áp E-1001.
Lượng hơi còn lại sau khi đi qua các tầng cánh turbin sẽ đi vào thiết bị ngưng tụ hơi
nước E-1022 sử dụng nước sông có nhiệt độ thấp làm môi chất tải nhiệt ngưng tụ.
Hệ thống ngưng tụ này hoạt động ở áp suất chân không khoảng – 0.85 barg. Lượng
nước ngưng tụ tại 20-E-1022 được bơm 20-P-1018A/B bơm về xưởng phụ trợ để
được tái sử dụng.
IV.2.2 Tổng hợp urê và thu hồi NH
3
- CO
2
cao áp
IV.2.2.1 Tổng hợp urê
Urê là sản phẩm được tạo thành qua phản ứng tổng hợp amôniắc lỏng và khí
CO
2
. Trong tháp tổng hợp urê R-1001, amôniắc và CO
2
phản ứng tạo thành amôni
cácbamát, một phần amônium cácbamát tách nước tạo thành urê.
Các phản ứng xảy ra như sau:
DH10H1 Trang 14
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ

2NH
3
+ CO
2
↔ NH
2
COONH
4
+ 32560 kcal/kmol cácbamát (Ở 1.033 kg/cm
2
, 25
O
C)
NH
2
-COO-NH
4
↔ NH
2
-CO-NH
2
+ H
2
O
- 4200 kcal/kmol urê (Ở 1.033 kg/cm
2
, 25
O
C)
Ở điều kiện phản ứng (T=188-190

o
C, P=152-157 barg), phản ứng thứ nhất xảy
ra nhanh chóng và hoàn toàn, phản ứng thứ hai xảy ra chậm và quyết định vận tốc
phản ứng.
Phần amônium cácbamát tách nước được xác định bằng tỉ lệ các chất phản
ứng khác nhau, nhiệt độ phản ứng và thời gian lưu trong tháp tổng hợp.
Tỉ lệ mole CO
2
/urê trong khoảng 0.5-0.7.
Phản ứng thứ nhất tỏa nhiệt mạnh liệt trong khi đó phản ứng thứ hai thu nhiệt
yếu và xảy ra trong pha lỏng ở tốc độ chậm.
Hình 3: Sơ đồ quy trình tổng hợp và thu hồi cao áp
IV.2.2.2 Quá trình phân hủy và thu hồi
DH10H1 Trang 15
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Sau hệ thống tổng hợp urê, quá trình phân huỷ (và thu hồi có liên quan) không
thay đổi thành phần phản ứng được thực hiện ba bước sau:
1. Phân huỷ cao áp tại urê Stripper E-1001
2. Phân huỷ trung áp tại cụm phân huỷ trung áp E-1002A/B
3. Phân huỷ thấp áp tại cụm phân huỷ thấp áp E-1003
Phản ứng phân huỷ là phản ứng ngược chiều với phản ứng 1 như chỉ ở trên
NH
2
-COO-NH
4
↔ 2 NH
3
+ CO
2
(- nhiệt)

Và phản ứng xảy ra mãnh liệt khi giảm áp và/hoặc tăng nhiệt.
Từ phản ứng này có thể thấy rằng sự phân hủy được xúc tiến bằng cách giảm
áp suất và/hoặc cung cấp nhiệt. Trong các nhà máy Snamprogetti, sự phân hủy được
tiến hành trong 3 giai đoạn:
* Phân hủy cao áp trong thiết bị Stripper cao áp E-1001
Sự phân hủy được xúc tiến bằng cách gia nhiệt và tách CO
2
bằng cách cho bay
hơi lượng dư NH
3
, ở mức áp suất thấp hơn một chút so với áp suất phản ứng urê.
Thiết bị stripper là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu màng. Do đó, các dòng lỏng và
khí được phân hủy và bay hơi khi tiếp xúc ngược dòng và nồng độ CO
2
trong dòng
lỏng giảm dần từ đỉnh xuống đáy của ống stripper. Sự phân hủy ở áp suất cao yêu
cầu nhiệt độ cao hơn kéo theo vấn đề ăn mòn mà trong công nghệ Snamprogetti ăn
mòn được ngăn ngừa bằng lượng NH
3
dư và sử dụng ống lưỡng kim trong stripper.
* Phân hủy trung áp trong thiết bị phân hủy trung áp E-1002A/B
Để tăng cường quá trình phân hủy, cần thiết phải gia nhiệt tới nhiệt độ cao hơn
hoặc giảm áp suất tới mức thấp hơn.
Thiết bị phân hủy trung áp E-1002A/B hoạt động ở áp suất 19.5 barg và nhiệt
độ 144-165
o
C. Nhiệt phân hủy được cung cấp nhờ hơi 4.9 barg, 158
o
C trong phần
vỏ trên (E-1002A) và nhờ nước ngưng hơi 219

o
C từ stripper trong phần vỏ dưới (E-
1002B).
Hình 4 biểu diễn thành phần đáy thiết bị phân hủy trung áp E-1002A/B theo
áp suất phân hủy trong dãy nhiệt độ 160-165
o
C.
DH10H1 Trang 16
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Hình 4 : Phân hủy cácbamat và thu hồi NH
3
– CO
2
trung áp
* Phân hủy thấp áp trong thiết bị phân hủy thấp áp E-1003
Ap suất càng thấp, sự mất mát NH
3
và CO
2
khỏi hệ thống càng thấp, nhưng
dung dịch thu hồi loãng hơn, có nghĩa là nước dư được tuần hoàn về cụm tổng hợp.
Để duy trì cân bằng trong cụm tổng hợp, điều kiện hoạt động của thiết bị phân hủy
thấp áp được lựa chọn ở áp suất 4 barg và nhiệt độ 151
o
C. Nhiệt được cung cấp nhờ
hơi áp suất 4.9 barg.
Hình 5 biểu diễn thành phần đáy thiết bị phân hủy thấp áp theo áp suất phân
hủy trong dãy nhiệt độ 146-151
o
C.

Hình 5: Thiết bị phân hủy thấp áp
* Thu hồi
DH10H1 Trang 17
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Khí phân hủy từ mỗi mức áp suất được thu hồi từng bước và cuối cùng được
tuần hoàn về cụm tổng hợp
Khí từ thiết bị phân hủy thấp áp được trộn với khí từ cụm xử lý nước ngưng
quá trình và được ngưng tụ hoàn toàn trong thiết bị gia nhiệt sơ bộ amôniắc và thiết
bị ngưng tụ thấp áp, sau đó được thu hồi dưới dạng dung dịch cácbônát loãng trong
bình chứa dung dịch cácbônát.
Khí phân hủy từ thiết bị phân hủy trung áp được trộn với dung dịch cácbônát
loãng từ bình chứa của cụm thấp áp, sau đó được làm lạnh và được hấp thụ dưới
dạng dung dịch cácbônát ở phía vỏ thiết bị cô đặc chân không sơ bộ và trong thiết bị
ngưng tụ trung áp.
Amôniắc dư được làm sạch trong thiết bị hấp thụ trung áp và được thu hồi
dưới dạng amôniắc lỏng trong bình chứa amôniắc, từ đó nó được tuần hoàn về tháp
tổng hợp thông qua bơm phun tia cácbamát cùng với amôniắc sạch từ hàng rào.
Amôniắc lỏng từ bình chứa amôniắc được đưa vào đỉnh tháp hấp thụ dưới
dạng dòng hồi lưu. Theo cách này, nhiệt tỏa ra do hình thành cácbônát ở đáy tháp
hấp thụ có thể được thu hồi bằng cách bay hơi NH
3
ngưng tụ trước khi đi vào bình
chứa amôniắc.
Dòng hồi lưu NH
3
cũng đảm bảo rằng CO
2
trong dòng ra khỏi đỉnh tháp hấp
thụ được tối thiểu tới vài ppm.
Khí phân hủy từ stripper được trộn với dung dịch cácbônát từ đáy tháp hấp thụ

của cụm trung áp trước khi được ngưng tụ và làm lạnh trong các thiết bị ngưng tụ
cácbamát và được tuần hoàn về tháp tổng hợp dưới dạng cácbamát đặc. Nhiệt phản
ứng hình thành cácbamát trong ống các thiết bị ngưng tụ cácbamát được thu hồi ở
phía vỏ thiết bị ngưng tụ để tạo hơi.
Việc sử dụng sự phân hủy kiểu màng tối thiểu hóa thời gian lưu của dung dịch
urê, cùng với lượng NH
3
dư đảm bảo tối thiểu sự hình thành biurêt trong các giai
đoạn phân hủy.
2(NH
2
-CO-NH
2
) ↔ NH
2
-CO-NH-CO-NH
2
+ NH
3
Phản ứng cân bằng này được xúc tiến do thời gian lưu và nhiệt độ cao.
DH10H1 Trang 18
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Vì các xưởng urê Snamprogetti vận hành với lượng dư NH
3
trong cụm cao áp
nên cần thiết có 2 giai đoạn phân hủy và hấp thụ ở áp suất trung và thấp áp.
Áp suất cân bằng theo thành phần được biểu diễn trên hình 8/a-d (Chương 11).
Hình 9 biểu diễn nhiệt độ kết tinh cho hệ thống NH
3
/CO

2
/H
2
O.
Các công nghệ khác vận hành với tỉ lệ NH
3
/CO
2
thấp hơn có thể tiến hành trực
tiếp từ cao áp tới cụm phân hủy thấp áp.
Việc bổ sung cụm trung áp không làm tăng chi phí cũng như tiêu hao. Mặt
khác, vận hành với lượng NH
3
dư có được những thuận lợi như bổ sung thêm một
số thiết bị.
Thuận lợi của lượng NH
3
dư là độ chuyển hóa cần thiết trong tháp tổng hợp
cao hơn và tính ăn mòn thấp hơn; hàm lượng O
2
trong dòng CO
2
cho thụ động hóa
thấp hơn có thể được chấp nhận, và do đó tối thiểu hóa các vấn đề cháy nổ khi xả
khí vào khí quyển.
IV.2.3 Cô đặc chân không:
Dung dịch urê ra khỏi giai đoạn phân hủy thấp áp có nồng độ 69÷72%kl, cần
được cô đặc tới 99.75% kl để thu được dung dịch thích hợp cho tạo hạt.
Phương pháp đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi nhất là cô đặc trực tiếp,
thực chất là gia nhiệt dung dịch dưới áp suất chân không để tách nước.

Cô đặc trực tiếp được vận hành trên cơ sở áp suất hơi cân bằng của dung dịch
urê.
Theo lý thuyết, để cô đặc dung dịch từ 71% đến gần 100% kl mà không đóng
rắn, áp suất vận hành phải duy trì khoảng 0.3 bara.
Trong thực tế, có thể vận hành ở áp suất thấp hơn trong các bình tách chân
không do độ giảm áp thực tế trong các thiết bị bay hơi.
Trong phân xưởng urê, dung dịch urê được cô đặc bằng thiết bị cô đặc chân
không sơ bộ và thiết bị cô đặc chân không thứ nhất tới 95%kl ở 0.3 bara, 128
o
C
trong bình tách chân không thứ nhất và tới 99.75%kl ở 0.03 bara, 135
o
C trong bình
tách chân không thứ hai bằng thiết bị cô đặc chân không thứ hai.
Cả dung dịch urê 82-85% kl từ bình chứa thiết bị cô đặc sơ bộ và urê nóng
chảy từ bình chứa thiết bị cô đặc thứ hai có thể được đưa về bồn thu hồi dung dịch
DH10H1 Trang 19
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
urê 20-TK-1001, để đối phó trường hợp ngừng cả thiết bị bay hơi chân không và
tháp tạo hạt.cũng như phòng ngừa khi nhà máy có sự cố.
Urê nóng chảy được phun trong tháp tạo hạt bằng gàu tạo hạt (kiểu tuttle).
Hình 6 : Cô đặc dịch urê
IV.2.4 Tạo hạt urê
Urê sau khi được cô đặc đến 99,8% thì được
đưa đến tháp tạo hạt.
IV.2.5 Cụm xử lý nước
IV.2.5.1 Xử lý nước thải
Cụm này cung cấp những điều kiện để xử lý
nước nhiễm NH
3

-CO
2
và urê từ các hệ thống chân
không, để thu được nước ngưng quá trình hầu
như không chứa NH
3
-CO
2
-urê được đưa tới giao
diện. Hình 7: Tháp tạo hạt urê
IV.2.5.2 Xử lý nước ngưng quá trình
Như đã giải thích trong mô tả công nghệ, cụm xử lý nước ngưng quá trình chủ
yếu gồm một tháp chưng để làm sạch nước ngưng quá trình và một thiết bị thủy
phân để phân hủy lượng nhỏ urê cuối cùng được tách ra trong phần dưới của tháp
chưng thành NH
3
và CO
2
. Hơi rời đỉnh tháp chưng được trộn với hơi từ thiết bị thủy
phân được đưa tới cụm thấp áp. Phản ứng thủy phân urê là phản ứng ngược của
phản ứng xảy ra trong tháp tổng hợp, tức là:
NH
2
-CO-NH
2
↔ NH
3
+ CO
2
(thu nhiệt)

DH10H1 Trang 20
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
Do đó, sự phân hủy urê thuận lợi ở điều kiện nhiệt độ cao, áp suất thấp và
thiếu hụt NH
3
& CO
2
. Một thông số quan trọng nữa là thời gian lưu đủ dài. Để loại
bỏ NH
3
& CO
2
càng nhiều càng tốt trước khi đưa vào thiết bị thủy phân, đầu tiên
nước ngưng quá trình từ bồn chứa nước ngưng được chưng trong tháp chưng. Hơn
nữa, một loạt màng ngăn trong thiết bị thủy phân giúp chặn dòng, do đó tránh được
sự trộn ngược. Sự xả bỏ liên tục sản phẩm của phản ứng thủy phân cũng thúc đẩy sự
phân hủy urê. Bằng cách loại bỏ NH
3
và CO
2
tới giới hạn cực đại, có thể duy trì áp
suất trong hệ thống ở giá trị tương đối thấp, trong khi đạt được giá trị nhiệt độ cao
hơn. Đối với thiết bị này, giá trị nhiệt độ 235
o
C được lựa chọn cùng với thời gian
lưu khoảng 45 phút. Theo một loạt các thử nghiệm đã được thực hiện, đây là những
điều kiện tối ưu để đạt được hàm lượng urê nhỏ hơn 1 ppm trong nước thải sau khi
làm sạch (hay nước ngưng quá trình đã xử lý) được đưa tới giao diện.
IV.3 Danh sách các thiết bị
Tên thiết bị Mô tả

Thiết bị trao đổi nhiệt E-1001 Thiết bị stripper urê
E-1002A/B
Thiết bị phân hủy trung áp
(nối với Z-1002/V-1002)
E-1003
Thiết bị phân hủy thấp áp (nối
với Z-1003/V-1003)
E-1004
Thiết bị cô đặc chân không sơ
bộ (nối với Z-1004/V-1004)
E-1005A
Thiết bị ngưng tụ cácbamát
thứ nhất
E-1005B
Thiết bị ngưng tụ cácbamát
thứ hai
E-1006 Thiết bị ngưng tụ trung áp
E-1007
Thiết bị gia nhiệt sơ bộ
amôniắc
E-1008 Thiết bị ngưng tụ thấp áp
E-1009 Thiết bị ngưng tụ amôniắc
E-1010
Thiết bị làm lạnh nước ngưng
rửa
E-1011
Thiết bị hấp thụ amôniắc
trung áp (nối với T-1003)
DH10H1 Trang 21
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ

E-1012
Thiết bị hấp thụ amôniắc thấp
áp (nối với T-1004)
E-1013
Thiết bị gia nhiệt sơ bộ
cácbônát cao áp
E-1014
Thiết bị cô đặc chân không
thứ nhất (nối với V-1014)
E-1015
Thiết bị cô đặc chân không
thứ hai (nối với Z-1015/V-
1015)
E-1016
Thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ
nhất cho tháp chưng
E-1017
Thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ
hai cho tháp chưng
E-1018
Thiết bị gia nhiệt sơ bộ cho
thiết bị thủy phân
E-1023
Thiết bị làm lạnh nước ngưng
hơi
E-1024
Thiết bị làm lạnh nước ngưng
đã làm sạch
Thiết bị lọc và sàng FL-1001A/B Thiết bị lọc dung dịch urê
FL-1002A/B Thiết bị lọc amôniắc

Bơm phun tia J-1001 Bơm phun tia cácbamát
J-1002 Bơm phun tia hơi cho T-1002
Hệ thống băng tải và
đóng bao
N-1001 Băng tải tháp tạo hạt
N-1002 Băng tải tuần hoàn urê
N-1003 Băng tải sản phẩm
Bơm P-1001A/B Bơm amôniắc cao áp
P-1002A/B
Bơm dung dịch cácbônát cao
áp
P-1003A/B
Bơm dung dịch cácbônát
trung áp
DH10H1 Trang 22
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
P-1005A/B Bơm tăng áp amôniắc
P-1006A/B Bơm dung dịch urê 85%
P-1007A/B Bơm dung dịch amôniắc
P-1008A/B Bơm dung dịch urê nóng chảy
P-1009A/B Bơm thu hồi dung dịch urê
P-1010A/B Bơm rửa nước ngưng hơi
P-1011 Bơm rửa cao áp
P-1013A/B Bơm nước ngưng hơi
P-1014A/B Bơm nạp liệu tháp chưng
P-1015A/B
Bơm nạp liệu thiết bị thủy
phân
P-1016A/B Bơm thu hồi cácbônát kín
P-1019A/B Bơm urê kín

P-1020A/B Bơm acid sulphuric
Gói thiết bị K-1001 Máy nén CO
2
PK-1002A/B
Máy nén khí thụ động cho
stripper
PK-1003 Hệ thống chân không thứ nhất
PK-1004 Hệ thống chân không thứ hai
Tháp tổng hợp R-1001 Tháp tổng hợp urê
R-1002 Thiết bị thủy phân urê
Thiết bị giảm âm SL-1001 Thiết bị giảm âm xả CO
2
SL-1002 Thiết bị giảm âm hơi trung áp
SL-1003 Thiết bị giảm âm hơi thấp áp
Cột T-1001 Tháp hấp thụ trung áp
T-1002 Tháp chưng
T-1003
Tháp rửa khí trơ trung áp (nối
với E-1011)
T-1004 Tháp rửa khí trơ thấp áp (nối
DH10H1 Trang 23
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
với E-1012)
T-1005
Tháp thu hồi amôniắc trung
áp (nối với V-1005)
T-1006
Tháp thu hồi hơi (nối với V-
1010)
Bồn chứa TK-1001 Bồn chứa dung dịch urê

TK-1002
Bồn chứa nước ngưng quá
trình
TK-1003 Bồn chứa urê kín
TK-1004 Bồn chứa cácbônát kín
Bình chịu áp V-1001 Bình tách cácbamát
V-1002
Bình tách cho thiết bị phân
hủy trung áp (nối với E-
1002/Z-1002)
V-1003
Bình tách cho thiết bị phân
hủy thấp áp (nối với E-
1003/Z-1003)
V-1004
Bình tách cho thiết bị cô đặc
chân không sơ bộ (nối với E-
1004/Z-1004)
V-1005
Bình chứa amôniắc (nối với
T-1005)
V-1006 Bình chứa dung dịch cácbônát
V-1014
Bình tách cho thiết bị cô đặc
chân không thứ nhất (nối với
E-1014)
V-1015
Bình tách cho thiết bị cô đặc
chân không thứ hai (nối với
E-1015)

V-1009
Bình tách nước ngưng hơi cho
stripper
V-1010
Bình chứa nước ngưng hơi
(nối với T-1006)
DH10H1 Trang 24
BÁO CÁO KIẾN TẬP Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
V-1011 Bình chứa khí thải
V-1012 Bình chứa khí thải thứ nhất
V-1013 Bình chứa khí thải thứ hai
V-1028
Bình tách nước ngưng hơi cho
thiết bị phân hủy trung áp
V-1029
Bình tách nước ngưng hơi cho
thiết bị phân hủy thấp áp
V-1030
Bình tách nước ngưng hơi cho
thiết bị cô đặc chân không thứ
nhất
V-1031
Bình tách nước ngưng hơi cho
thiết bị cô đặc chân không thứ
hai
V-1040 Bình chứa acid sulphuric
Thiết bị khác Z-1001 Thang cho tháp tạo hạt
Z-1002
Bình chứa cho thiết bị phân
hủy trung áp (nối với E-

1002/V-1002)
Z-1003
Bình chứa cho thiết bị phân
hủy thấp áp (nối với E-
1003/V-1003)
Z-1004
Bình chứa cho thiết bị cô đặc
sơ bộ (nối với E-1004/V-
1004)
Z-1005 Thiết bị trộn cácbamát
Z-1007 Cào quay
Z-1008 Tháp tạo hạt
Z-1009A/B Gàu tạo hạt
Z-1010 Giá đỡ cho gàu tạo hạt
Z-1011
Thiết bị khuấy cho bồn urê
kín
Z-1012 Bình tách urê vón cục
DH10H1 Trang 25