thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm phú mỹ

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI TẠI NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths.Vũ Bá Minh

Vũ Văn Tâm
MSSV: 2082236
Ngành: Công nghệ hóa học - K34

Tháng 5/2012

-i-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

LỜI CẢM ƠN!


Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Bá Minh, Khoa HóaBộ môn Máy và Thiết bị Khoa Công Nghệ Hóa Học và Dầu
Khí Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM và quý thầy cô
trong Bộ môn Hóa Trường Đại Học Cần Thơ trong thời gian
qua đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Mặc
dù có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi sai sót trong quá
trình tính toán thiết kế. Em rất mong nhận được nhiều ý kiến
đóng góp, nhận xét cùng sự giúp đỡ và chỉ dẫn của quý Thầy
Cô để em củng cố thêm kiến thức.
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô!

- ii -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN


 ..........................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................

............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
Cần thơ, ngày…… tháng……. Năm 2012
Cán bộ phản biện

- iii -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


 ..........................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................

............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
Cần thơ, ngày…… tháng……. Năm 2012
Cán bộ hướng dẫn

- iv -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC ................................................................................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................... ix
MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về nhà máy đạm Phú Mỹ.......................... 3
1.1 Quá trình hình thành và phát triển......................................................... 3
1.2 Sơ đồ bố trí nhà máy............................................................................. 5
1.2.1 Phân xưởng amoniac.......................................................................... 5
1.2.2 Phân xưởng urê.................................................................................. 6
1.2.3 Phân xưởng phụ trợ ........................................................................... 7
1.2.4 Phân xưởng sản phẩm........................................................................ 8
1.3 Sơ đồ bố trí nhà máy............................................................................. 9

Chương 2: Tổng quan về urê và công nghệ tổng hợp urê tại nhà máy đạm
Phú Mỹ .................................................................................. 10
2.1 Sơ lược về urê..................................................................................... 10
2.1.1 Khái niệm ........................................................................................ 10
2.1.2 Tính chất của urê ............................................................................. 11
2.1.2.1 Tính chất vật lý ............................................................................. 11
2.1.2.2 Tính chất hóa học.......................................................................... 12
2.1.3 Ứng dụng của urê ............................................................................ 14
2.1.3.1 Trong nông nghiệp........................................................................ 14
2.1.3.2 Trong công nghiệp........................................................................ 14
2.1.3.3 Trong phòng thí nghiệm................................................................ 15
2.1.3.4 Trong y học .................................................................................. 15
2.2 Công nghệ sản xuất urê tại nhà máy đạm Phú Mỹ............................... 15
2.2.1 Nguyên liệu .................................................................................... 15

-v-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

2.2.2 Công nghệ tổng hợp urê................................................................... 16
2.2.2.1 Công đoạn nén khí CO2 ................................................................ 16
2.2.2.2 Tổng hợp urê ................................................................................ 18
2.2.2.3 Cụm cô đặc chân không và tạo hạt................................................ 25
2.2.2.4 Hình thành biuret .......................................................................... 26
2.3 Vấn đề môi trường của nhà máy đạm Phú Mỹ trong quá trình
sản xuất ............................................................................................ 27
2.3.1 Môi trường không khí...................................................................... 27
2.3.2 Chất thải rắn .................................................................................... 28
2.3.2 Môi trường nước.............................................................................. 28

Chương 3: Các dòng nước thải trong nhà máy đạm Phú Mỹ..................... 29
3.1 Một số thông số quan trọng của nước thải........................................... 29
3.1.1 Hàm lượng chất rắn ......................................................................... 29
3.1.2 Hàm lượng oxy hòa tan DO ............................................................. 29
3.1.3 Nhu cầu oxy sinh hóa....................................................................... 30
3.1.4 Nhu cầu oxy hóa học ....................................................................... 30
3.1.5 Hàm lượng nitơ................................................................................ 31
3.2 Các dòng nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ..................................... 31
3.2.1 Nước thải sinh hoạt.......................................................................... 31
3.2.1.1 Nguồn gốc phát sinh ..................................................................... 31
3.2.1.2 Lý thuyết công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng
phương pháp vi sinh..................................................................... 32
3.2.2 Nước thải nhiễm NH3 và Urê ........................................................... 33
3.2.2.1 Nguồn gốc phát sinh ..................................................................... 33
3.2.2.2 Ảnh hưởng của nước thải nhiễm NH3 và Urê ................................ 34
3.2.2.3 Lý thuyết công nghệ xử lý nước thải nhiễm NH3 và Urê ............... 34
3.2.3 Nước thải nhiễm dầu........................................................................ 34
3.2.3.1 Nguồn gốc phát sinh ..................................................................... 34
3.2.3.2 Những ảnh hưởng của nước thải nhiễm dầu .................................. 35
3.2.3.3 Lý thuyết công nghệ xử lý nước thải nhiễm dầu............................ 36

- vi -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

3.2.4 Nước mưa chảy tràn......................................................................... 38
Chương 4: Tính toán các công trình xử lý nước thải nhiễm dầu ................ 40
4.1 Qui trình xử lý nước thải nhiễm dầu ................................................... 40
4.2 Tính toán thiết kế................................................................................ 42

4.2.1 Bể lắng ............................................................................................ 42
4.2.2 Thiết bị tách dầu bản mỏng.............................................................. 44
4.2.3 Bể tuyển nổi .................................................................................... 46
4.2.4 Bồn lọc áp lực.................................................................................. 48
Chương 5: Kết luận và kiến nghị .............................................................. 52
5.1 Kết luận .............................................................................................. 52
5.2 Kiến nghị............................................................................................ 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO

- vii -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Độ tan trong nước của urê theo nhiệt độ........................... 11
Bảng 2.2: Hàm ẩm không khí theo nhiệt độ...................................... 12
Bảng 3.1: Nước sinh hoạt đầu vào.................................................... 31
Bảng 3.2: Nước sinh hoạt sau xử lý.................................................. 32
Bảng 3.3: Chỉ tiêu kỹ thuật của nước nhiễm NH3 ............................ 33
Bảng 3.4: Nước NH3 sau xử lý ......................................................... 33
Bảng 3.5: Chỉ tiêu nước thải nhiễm dầu ........................................... 35
Bảng 3.6: Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ
các chất ô nhiễm ............................................................. 35
Bảng 4.1: Các thông số tính toán bể lắng ......................................... 42
Bảng 4.2: Thông số thiết kế bể lắng ................................................. 42
Bảng 4.3: Giá trị hằng số thực nghiệm a, b ở to ≥ 20oC ..................... 44
Bảng 4.4: Tổng hợp thiết kế bể lắng................................................. 44
Bảng 4.5: Tổng hợp thiết kế thiết bị tách dầu bản mỏng................... 46
Bảng 4.6: Thông số tính toán bể tuyển nổi ....................................... 46

Bảng 4.7: Tổng hợp tính toán bể tuyển nổi....................................... 48
Bảng 4.8: Tổng hợp thiết kế bồn áp lực............................................ 51

- viii -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Nhà máy đạm Phú mỹ ........................................................ 3
Hình 1.2: Sơ đồ bố trí nhà máy........................................................... 5
Hình 1.3: Phân xưởng amoniac .......................................................... 5
Hình 1.4: Phân xưởng urê .................................................................. 6
Hình 1.5: Phân xưởng phụ trợ ............................................................ 7
Hình 1.6: Phân xưởng sản phẩm......................................................... 8
Hình 1.7: Sơ đồ bố trí nhân sự............................................................ 9
Hình 2.1: Hình 3D của urê ............................................................... 10
Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp urê ........................................................... 16
Hình 2.3: Thiết bị tổng hợp urê ........................................................ 20
Hình 2.4: Thiết bị Stripper cao áp .................................................... 21
Hình 2.5: Quá trình phân hủy trung áp ............................................. 22
Hình 2.6: Quá trình phân hủy thấp áp............................................... 22
Hình 2.7: Quá trình cô đặc và tạo hạt ............................................... 25
Hình 2.8: Khí thải sinh ra từ tháp tạo hạt.......................................... 27
Hình 5.1: Các hoạt động bảo vệ tài nguyên ...................................... 52

- ix -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

MỞ ĐẦU

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền công nghiệp
nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do đặc
thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều
nguyên nhan khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó khăn,
hoặc do chi phí ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất thải công nghiệp của
nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi trường. Điều đó dẫn tới sự
ô nhiễm trầm trọng của môi trường sống, ảnh hưởng tới sự phát triển toàn diện
của đất nước, sức khỏe, đời sống của nhân dân cũng như vẻ mỹ quan của khu
vực.
Hòa cùng xu thế phát triển của đất nước, ngành công nghiệp sản xuất phân
Đạm cũng ngày càng mở rộng vì nước ta là một nước nông nghiệp nên nhu cầu
sử dụng phân bón là rất lớn. Hiện nay , nhà máy đạm Phú Mỹ đang cung cấp cho
thị trường trong nước khoảng 40% nhu cầu phân đạm urê. Tuy nhiên, hàng năm
nhà máy cũng thải ra một lượng lớn chất thải độc hại như nước thải nhiễm dầu
hay các loại khí độc hại: NOx, SOx…
Trong đó ô nhiễm nguồn nước là một trong những thực trạng đáng ngại
nhất của sự hủ hoại môi trường tư nhiên. Ngày nay vấn đề xử lý nước và cung
cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia, nhiều tổ chức
xã hội và chính bản thân mỗi cộng đồng dân cư. Đứng trước nhu cầu thiết thực
đó, chúng tôi thực hiên đề tài “ Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy
đạm Phú Mỹ” với trọng tâm của đề tài là xử lý nước thải nhiễm dầu, nhằm đóng
góp một phần vào việc bảo vệ môi trường .

-1-

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN

Mục tiêu
Thiết kế hệ thống xử lý môi trường tại nhà máy đạm Phú Mỹ với trọng
tâm là xử lý nước thải nhiễm dầu đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra hệ
thống thoát nước chung.
Nội dung


Khảo sát hiện trạng môi trường nhà máy.



Thu thập và xử lý số liệu đầu vào.



Đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy.



Tính toán các công trình đơn vị.

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Trên cơ sở thu thập thông tin, sưu tầm, điều tra, khảo sát, đề xuất công
nghệ xử lý nước thải cho nhà máy đam Phú Mỹ, có thể tóm tắt các phương pháp
thực hiện như sau:


Phương pháp điều tra khảo sát.



Phương pháp tổng hợp thông tin.



Phương pháp tìm hiểu lý thuyết về xử lý nước thải.

-2-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY
ĐẠM PHÚ MỸ
1.1 Quá trình hình thành và phát triển

Hình 1.1: Nhà máy đạm Phú Mỹ

Nhà máy Đạm Phú Mỹ trực thuộc Công ty Cổ phần Phân Đạm và Hóa chất
Dầu khí Việt Nam đặt tại khu công nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà
Rịa Vũng Tàu. Nhà máy có vốn đầu tư 370 triệu USD và có diện tích 63 ha, là
nhà máy phân đạm đầu tiên trong nước được sử dụng công nghệ tiên tiến, đồng
thời cũng là một trong những nhà máy hóa chất có công nghệ tự động hóa và tiên
tiến nhất ở nước ta hiện nay.
Nhà máy Đạm Phú Mỹ được khởi công xây dựng theo hợp đồng giữa Tổng

công ty Dầu khí Việt Nam và tổ hợp nhà thầu Technip/Samsung, hợp đồng
chuyển giao công nghệ sản xuất amoniac với Haldoe Topsoe (công suất 1.350
tấn/ngày) và công nghệ sản xuất Urê với Snamprogetti (công suất 2.200
tấn/ngày).

-3-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

 Khởi công xây dựng nhà máy: 03/2001.
 Ngày nhận khí vào nhà máy: 24/12/2003.
 Ngày ra sản phẩm amoniac đầu tiên: 04/2004.
 Ngày ra sản phẩm Urê đầu tiên: 04/06/2004.
 Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/12/2004.
 Ngày khánh thành nhà máy: 15/12/2004.
Kể từ khi chính thức hoạt động vào cuối năm 2004 cho tới nay, sản lượng
phân
đáp ứng gần 50% nhu cầu trong nước, đưa nhà máy trở thành nhà sản xuất và
kinh doanh phân bón hàng đầu của Việt Nam. Đầu năm 2009, Nhà máy Đạm Phú
Mỹ dã vinh đón nhận huân chương lao động hạng 3 do Nhà nước trao tặng. Đặc
biệt vào lúc 18h giờ ngày 06/8/2011 một sự kiện vô cùng ý nghĩa, minh chứng
cho sự phát triển vững mạnh của Tổng Công ty cũng như của ngành nông nghiệp
nước nhà là nhà máy đã đạt được cột mốc 5 triệu tấn phân Urê. Nhân dịp này,
Nhà máy Đạm Phú Mỹ và Tổng Công ty đã vinh dự được nhận bằng khen của
Thủ tướng Chính phủ. Thương hiệu Đạm Phú Mỹ đã đạt được nhiều giải thưởng
của quốc gia: Top 10 Sao Vàng Đất Việt năm 2009, thương hiệu dẫn đầu trong
ngành hàng nông lâm nghiệp 2009…

-4-

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

1.2 Sơ đồ bố trí nhà máy

Hình 1.2: Sơ đồ bố trí nhà máy

Khu công nghệ của nhà máy Đạm Phú Mỹ bao gồm: xưởng Urê, xưởng
amoniac, xưởng phụ trợ và xưởng sản phẩm. Sản phẩm chính của nhà máy là
amoniac hóa lỏng và phân đạm Urê. Ngoài ra nhà máy còn sản xuất điện vừa
cung cấp cho quá trình hoạt động sản xuất của nhà máy vừa hòa vào lưới điện
quốc gia.
1.2.1 Phân xưởng amoniac

Hình 1.3: Phân xưởng amoniac

-5-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

Có chức năng tổng hợp amoniac và sản xuất CO2 từ khí thiên nhiên và hơi
nước. Sau khi được tổng hợp, amoniac và CO2 được chuyển sang xưởng Urê.
1.2.2 Phân xưởng Urê

Hình 1.4: Phân xưởng Urê
Phân xưởng Urê có chức năng tổng hợp amoniac và CO2 thành dung dịch
Urê. Dung dịch Urê sau khi 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 2.385 tấn/ngày.
1.2.3 Phân xưởng phụ trợ

Hình 1.5: Phân xưởng phụ trợ

-6-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

Xưởng cung cấp các yếu tố cần thiết trong quá trình hoạt động của toàn bộ
hệ thống của nhà máy .
Xưởng phụ trợ cung cấp các nguồn:
-

Nước khử khoáng.

-

Nước làm mát.

-

Nước sinh hoạt.

-

Khí nén và khí điều khiển.

-

Nước chữa cháy.

-

Khí Nito.

-

Khí nhiên liệu.

-

Điện và hơi.

-

Hệ thống đuốc.

-

Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu.

-

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt.

-

Bồn chứa amonia.

1.2.4 Phân xưởng sản phẩm

Hình 1.6: Phân xưởng sản phẩm
Sau khi được tổng hợp, hạt Urê được lưu trữ trong kho chứa Urê rời. Kho
Urê rời có diện tích 36.000m2 có thể chứa tối đa 150.000 tấn Urê. Trong kho có

-7-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

hệ thống điều hòa không khí luôn giữ độ ẩm không quá 70%, đảm bảo Urê không
đóng bánh. Ngoài ra, còn có kho đóng bao Urê, sức chứa 10.000 tân, có 6 dây
chuyền đóng bao, công suất 40 tấn/giờ/chuyền.

1.3 Sơ đồ bố trí nhân sự trong nhà máy

Hình 1.7: Sơ đồ bố trí nhân sự

-8-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ URÊ VÀ CÔNG NGHỆ TỔNG
HỢP URÊ TẠI NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
2.1 Sơ lược về Urê
2.1.1 Khái niệm

Urê là hợp chất hữu cơ của cacbon, nitơ, oxy và hydro, với công thức phân
tử CON2H4 hay (NH2)2CO, và công thức cấu tạo:

Hình 2.1: Hình 3D của Urê
Tên quốc tế: Diaminomethanal.
Tên khác: carbamide, carbonyl diamide.
Urê được biết đến như là cacbamua.
Urê được Hilaire Rouelle phát hiện năm 1773, nó là hợp chất hữu cơ được
tổng hợp nhân tạo đầu tiên từ các chất vô cơ vào năm 1828 bởi Frieldrich
Woehler, bằng cách cho xyanat kali phản ứng với sulfat amoniac.
2.1.2 Tính chất của Urê
2.1.2.1 Tính chất vật lý
 Dạng tinh thể và dạng bề ngoài: dạng kim, lăng trụ, tứ giác.

-9-


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

 Urê dạng tinh thể không màu, nhiệt độ nóng chảy 132,4oC, dễ hòa
tan trong nước, dễ bị nhiệt phân tạo nhiều sản phẩm khác nhau.
 Nhẹ, dễ chảy nước hơn tất cả những loại phân đạm khác.
 Khi đốt có mùi khai, nhưng khi cho vào kiềm thì không có mùi khai.
 Phân tử lượng: 60,07 g/mol.
 Khối lượng riêng: 750 kg/m3.
 Độ tan:
Bảng 2.1: Độ tan trong nước của Urê theo nhiệt độ
Nhiệt độ
(oC)

Độ tan (g/100 ml)

20

108

40

167

60

251

80

400

100

733

 Nhiệt độ phân hủy: 132,7oC (406K)
 pKa: 0,18
 pKb: 13,82
 Tính hút ẩm: 81% (20oC)
73% (30oC)
 Hiệu ứng nhiệt độ trong nước: 57,8 cal/g ( thu nhiệt).
 Tỷ lệ đạm rất cao 45-48%.
 Urê là chất dễ hút ẩm từ môi trường xung quanhtaij một nhiệt độ

nhất định, ứng với áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường
lớn hơn áp suất hơi nước trên bề mặt urê.

- 10 -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

 Urê sẽ hút ẩm môi trường xung quanh lớn hơn 70%, nhiệt độ 1040 oC.
Bảng 2.2: Hàm ẩm không khí theo nhiệt độ
Nhiệt độ (oC)

Hơi ẩm không khí (g/kg kk)

10

71,8

15

79

20

80

25

75,8

30

72,5

40

68

50

62,5

(Công nghệ sản xuất phân bón urê, phòng kĩ thật – Công nghệ sản xuất, nhà máy đạm Phú Mỹ)

Theo số liệu bảng trên thì urê thường bị hút ẩm do hàm lượng trong không
khí cao, đặc biệt là vào ngày hè, ẩm thấp. Để hạn chế việc hút ẩm, urê thường
được đóng trong bao PP, PE hoặc trong bao giấy nhiều lớp.
2.1.2.2 Tính chất hóa học
 Phân urê acid hóa đất:
(NH2)2CO + 4O2 = 2HNO3 +CO2 + H2O
 Phân urê dễ bị phân hủy :
+ Trong không khí ẩm:
2NO + (NH2)2CO + ½ O2 = 2N2 + H2O + CO2
+ Trong môi trường đất ẩm:
(NH2)2CO + H2O = CO2 + 2NH4OH
+ Phân hủy bởi nhiệt:
Ở nhiệt độ 80oC:
(NH2)2CO → NH3 + HNCO
HNCO + (NH2)2CO → NH2CONHCONH2 (biurêt)

- 11 -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

NH2CONHCONH2 → NH3 + HNCO
(biurêt có khả năng gây cháy lá)
Ở nhiệt độ < 130oC:
(NH2)2CO + H2O → NH2COONH4
NH2COONH4 + H2O → (NH4)2CO3
(NH4)2CO3 → NH3 + H2O + CO2
Ở nhiệt độ > 130oC:
(NH4)2CO3 + H2O → 2NH3 + CO2
 Urê tác dụng với các axit tạo thành các muối khác nhau:
+ Hợp chất muối Nitrat: (NH2)2CO.HNO3 ít tan trong nước, khi bị
đốt nóng sẽ phân hủy và nổ.
+ Hợp chất muối phosphate: (NH2)2CO.H3PO4 hòa tan tốt trong
nước và phân ly hoàn toàn.
 Urê có phản ứng với một số muối tạo thành các phức, thường có
chứa tới 2 cấu tử phân bón như Ca(NH3)2.4CO(NH2)2
Ca(H2PO4)2.H2O + (NH2)2CO

CO(NH2)2.H3PO4 + CaHPO4.H2O

2.1.3 Ứng dụng của Urê
2.1.3.1 Trong nông nghiệp
 Phân urê có khả năng thích nghi rộng và có khả năng phát huy tác dụng
trên nhiều loại đất khác nhau và đối với các loại cây trồng khác nhau. Phân này
bón thích hợp trên đất chua phèn.
 Phân urê được dùng để bón thúc có thể pha loãng theo nồng độ 0.5–

1.5% để phun lên lá.
 Trong chăn nuôi, urê được dùng trực tiếp bằng cách cho thêm vào khẩu
phần thức ăn cho lợn, trâu bò.

- 12 -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

 Trong quá trình sản xuất, urê thường liên kết các phần tử với nhau tạo
thành biurêt. Biurêt là sản phẩm phụ nếu trong sản phẩm đạm urê cấp phân bón
mà hàm lượng biurêt vượt quá 2% trọng lượng sẽ gây độc hại đối với cây trồng.
Vì vậy, trong phân urê không được có quá 1,5% biurêt (theo Tiêu chuẩn Việt
Nam).
2.1.3.2 Trong công nghiệp
 Nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo, đặc biệt là nhựa urê- formaldehyt.
 Urê là chất thay thế cho muối (NaCl) trong việc loại bỏ băng hay sương
muối của lòng đường hay đường băng sân bay. Urê không gây ra hiện tượng ăn
mòn kim loại như muối.
 Urê như là một thành phần bổ sung trong thuốc lá, nó được thêm vào để
tăng hương vị. Đôi khi được sử dụng như là chất tạo màu nâu vàng trong các xí
nghiệp sản xuất bánh quy.
 Urê là một thành phần của một số dầu dưỡng tóc, sữa rửa mặt, dầu tắm
và nước thơm.
 Nó cũng được sử dụng như là chất phản ứng trong một số gạc lạnh sử
dụng để sơ cứu, do phản ứng thu nhiệt tạo ra khi trộn nó với nước.
 Thành phần hoạt hóa để xử lý khói thải từ động cơ diesel.
2.1.3.3 Trong phòng thí nghiệm
Urê là một chất biến tính protein mạnh, thuộc tính này có thể khai thác để
làm tăng độ hòa tan của một số protein.

2.1.3.4 Trong y học
 Urê được sử dụng trong các sản phẩm da liễu cục bộ để giúp cho quá
trình tái hydrat hóa của da.
 Nồng độ urê cũng có thể tăng trong một số rối loạn ác tính: bệnh bạch
cầu, bệnh Kahler.

- 13 -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

 Do nồng độ urê được sản xuất và bài tiết khỏi cơ thể với một tốc độ gần
như không đổi, nồng độ urê trong máu chỉ ra vấn đề với sự bài tiết hoặc trong
một số trường hợp nào đó là sự sản xuất quá nhiều urê trong cơ thể.
 Nồng độ urê cao có thể sinh ra các rối loạn thần kinh. Thời gian bị urê
dài có thể làm đổi màu da sang màu xám.

2.2 Công nghệ sản xuất urê tại nhà may Đạm Phú Mỹ
2.2.1 Nguyên liệu
Công nghệ của nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu là khí chủ yếu là khí
đồng hành từ mỏ Bạch Hổ và khí thiên nhiên từ bồn trũng Nam Côn Sơn. Với
tổng lượng khí tiêu thụ khoảng 450*106 m 3/năm. Nhà máy sử dụng 2 công nghệ
chính là Haldor Topsoe của Đan Mạch và SnamProgetti của Italia.
Công nghệ sản xuất urê gồm có 4 giai đoạn chính:
 Công đoạn nén khí CO2.
 Công đoạn tổng hợp và thu hồi:
 Tổng hợp urê và thu hồi CO2 và NH3 ở áp suất cao.
 Giai đoạn tinh chế urê và thu hồi thu hồi CO2 và NH3 ở áp suất
trung bình và áp suất thấp.
 Giai đoạn cô đặc urê.

 Công đoạn tạo hạt.
 Công đoạn xử lý nước thải.

- 14 -


Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

2.2.2 Công nghệ tổng hợp urê tại nhà máy Đạm Phú Mỹ

Hình 2.2: Sơ đồ tổng hợp Urê
2.2.2.1 Công đoạn nén khí CO2
CO2 được lấy từ bên ngoài phân xưởng (trong phân xưởng amoniac ở nhiệt
độ 45oC và 0,18bar.
CO2 bão hòa hơi nước và độ tinh khiết tối thiểu là 98,5% thể tích.
CO2 được nạp vào bồn chứa và đến cửa hút cấp một của máy nén.
Một lượng khí thụ động hóa them vào thong qua bộ điều khiển lưu lượng tại
cửa hút máy nén nhằm thụ động hóa bề mặt thép của thiết bị urê, lượng oxi thêm
vào phân xưởng là 0,25% thể tích của lượng CO2 nạp liệu.
Máy nén gồm có 4 cấp. Mỗi cấp trung gian đều được trang bị một thiết bị
làm mát và một thiết bị tách. Nhiệt độ tại cửa hút của cấp máy nén thứ tư được
khống chế để tránh hiện tượng hóa rắn của CO2. Phần nước ngưng trong bồn
chứa và các bình tách trung gian được bơm tới bể chứa MDEA thải trong phân
xưởng amoniac để thu hồi MDEA hòa tan hay bị kéo theo. Lưu lượng bơm đi
được điều khiển bằng múc chất lỏng của các bình tách. Áp suất tại cửa hút cấp
một là 0,12 barg. CO2 được nén đến 5,6 barg trong tầng nén đầu tiên, đến khoảng
19,9barg trong cấp nén thứ hai, đến 70,9 barg trong cấp nén thứ ba và sau cấp

- 15 -

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy đạm Phú Mỹ

nén cuối áp suất lên đến 158barg. Lưu lượng nén được điều khiển bằng tốc độ
của tuabin hơi nước.
Nếu máy nén đạt đến điểm surging, thì hệ thống chống surging sẽ tự động
mở van tuần hoàn để đưa CO2 từ cửa ra của cấp nén cuối vào lại của vào của cấp
nén thứ nhất.
Máy nén được truyền động bằng tuabin hơi sử dụng hệ hơi nước cao áp kết
hợp với quá trình phun hơi nước thấp áp. Khi dòng hơi nước thấp áp bị dư ra nó
được đưa sang bình ngưng tụ hơi. Một phần hơi nước cao áp được giảm áp đến
23,5 barg và sử dụng trong phân xưởng urê. Dòng hơi nước sau khi qua tuabin sẽ
đi vào hệ thống ngưng tụ hơi nước. hệ thong ngưn tụ hơi nước sử dụng nước
song làm mát, hệ thong ngưng tụ hơi nước bao gồm thiết bị hơi nước, thiết bị tạo
chân không và bơm. Thiết bị tạo chân không được trang bị để duy trì chân không
trong thiết bị ngưng tụ của tuabin. Dòng nước ngưng được bơm ra ngoài phân
xưởng.
2.2.2.2 Tổng hợp Urê
 Tổng hợp
Urê là sản phẩm được tạo thành qua phản ứng tổng hợp amonia lỏng và khí
CO2. Trong tháp tổng hợp urê, CO2 và NH3 phản ứng với nhau tạo thành
amonium carbamate:
CO2 + 2NH3 ↔ NH2COONH4 + 32.560 kcal/kmol (1)
Sau đó amonium carbamate phân hủy tạo urê:
NH2COONH4 ↔ NH2COONH2 + H2O - 4200 kcal/kmol (2)
Ở điều kiện phản ứng: 188-190oC và áp suất 152-175 bar thì phản ứng thứ
nhất xảy ra nhanh chóng và hoàn toàn còn phản ứng thứ hai xảy ra chậm. Phản
ứng thứ hai quyết định tốc độ phản ứng.
Phần amonium carbamate 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.

- 16 -