Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp Nhà Máy Đạm Phú Mỹ

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................. 1
PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ..........................3
I. Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy:................................................................................3
II. Các phân xưởng chính của nhà máy:..............................................................................................3
III. Một số đặc điểm của nguyên liệu cũng như sản phẩm của nhà máy:............................................4
IV. Một số cải tiến nhà máy đã thực hiện:..........................................................................................6
V. An toàn lao động trong nhà máy:...................................................................................................6

PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC CỦA NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ
MỸ.............................................................................................................................. 10
Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm
Phú Mỹ....................................................................................................................... 10
Chương 2: Công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm Phú Mỹ.................12
I. Khử lưu huỳnh(S):..........................................................................................................................12
II. Công đoạn reforming....................................................................................................................19
IV. TÁCH CO2.....................................................................................................................................49
V. Metan hóa....................................................................................................................................58
VI. Công đoạn tổng hợp Amoniắc.....................................................................................................62
VII. CÔNG NGHỆ CHUNG CỦA PHÂN XƯỞNG THU HỒI CO2.............................................................80

KẾT LUẬN................................................................................................................93

LỜI NÓI ĐẦU

1


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Đối với sinh viên, thực tập tốt nghiệp là một giai đoạn có ý nghĩa quan trọng
trong quá trình học tập và trau dồi kiến thức. Đây là dịp để sinh viên chúng em có cơ
hội tiếp cận với thực tế, tiếp cận với các thiết bị kỹ thuật, công nghệ của các quá trình
công nghiệp, điều kiện công nghệ, phương thức vận hành thực tế…Từ đó, sinh viên có
những tầm nhìn mới mẻ hơn, sâu sắc hơn về các phương tiện kỹ thuật, cách thức nhìn
nhận một vấn đề trong quá trình làm việc, cách vận dụng những kiến thức đã được học
trong nhà trường vào thực tế công nghiệp. Các thông tin, kinh nghiệm mang lại từ các
đợt thực tập thực sự bổ ích cho sinh viên sau khi ra trường, làm việc.
Trong thời gian thực tập tại Nhà máy, chúng em được tìm hiểu công nghệ sản
xuất ammoniac Haldor Topsoe của nhà máy và được hướng dẫn vận hành khởi động
phân xưởng. Từ đó giúp chúng em có cái nhìn tổng quan và linh hoạt hơn các yếu tố
ảnh hưởng đến các cụm nhỏ trong xưởng, đến cả xưởng ammoniac. Chúng em còn
phần nào hình dung được công việc của một DCS (kỹ sư vận hành), kỹ sư công
nghệ…
Sau thời gian thực tập tại Nhà máy đạm Phú Mỹ được sự chỉ bảo tận tình,
hướng dẫn một cách cặn kẽ của các cán bộ, kỹ sư vận hành giúp chúng em bổ sung
những kiến thức thực sự hữu ích và quan trọng cho hành trang của mình sau khi ra
trường làm việc.
Chúng em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Nhà máy đạm Phú Mỹ đặc biệt
là các anh chị tại phòng công nghệ sản xuất, các anh chị cô chú bên phòng an toàn đã
tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đợt thực tập này.
Chúng em cũng xin được cảm ơn các thầy cô bộ môn Công nghệ hữu cơ – hóa dầu đã
tạo điều kiện cho chúng em cơ hội được đi thực tế tại nhà máy.

Phú Mỹ, ngày 14 tháng 05 năm 2013
Nhóm sinh viên thực tập

2

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
I. Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy:
Nhà máy Đạm Phú Mỹ thuộc PVFCCo (Tổng Công ty Phân bón và Hóa chất
Dầu khí – đơn vị thành viên của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) được đặt tại Khu Công
nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
Nhà thầu : Technip Italia và Samsung Engineering Hàn Quốc với tổng vốn đầu
tư là 370 triệu USD và công suất thiết kế ban đầu là 740.000 tấn ure/năm, với diện tích
khuôn viên 63 ha.
Nhà máy sử dụng công nghệ Haldor Topsoe Đan Mạch sản xuất ammoniac với
công suất là 1350 tấn/ngày và công nghệ Snampogrety Italia sản xuất ure với công
suất 2200 tấn/ngày. Đây là các công nghệ hàng đầu trên thế giới về sản xuất phân đạm
với dây chuyền khép kín, nguyên liệu chính đầu vào là khí tự nhiên, không khí, nước
và đầu ra là ammoniac và ure. Với chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tự tạo
điện năng và hơi nước giúp nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất.
Nhà máy được khởi công xây dựng theo hợp đồng EPCC giữa Tổng công ty
Dầu khí Việt Nam và tổ hợp nhà đầu tư Technip/Samsung.
Khởi công xây dựng nhà máy: 3/2001.
Ngày nhận khí vào nhà máy: 24/12/2003.
Ngày ra sản phẩm ammonia đầu tiên 4/2004.
Ngày ra sản phẩm ure đầu tiên: 4/6/2004.
Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/9/2004.
Ngày khánh thành nhà máy: 15/12/2004.
II. Các phân xưởng chính của nhà máy:
Nhà máy gồm 3 phân xưởng chính là xưởng ammonia, xưởng ure, xưởng phụ
trợ và các phòng/xưởng chức năng khác.
- Phân xưởng tổng hợp ammoniac:
3

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Có chức năng tổng hợp ammoniac và sản xuất CO2 từ khí tự nhiên, hơi nước và
không. Sau khi tổng hợp, ammoniac và CO2 sẽ được chuyển sang phân xưởng ure.
- Phân xưởng tổng hợp ure:
Có chức năng tổng hợp ure từ ammoniac và CO2.Dung dịch ure tạo thành 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 ure có thể
đạt công suất tối đa 2.385 tấn/ngày.
Mục tiêu đề ra trong năm nay của nhà máy là đạt công suất: 770.000 tấn ure/năm.
- Phân xưởng phụ trợ:
Có chức năng cung cấp nước làm lạnh, nước khử khoáng, nước sinh hoạt, cung cấp khí
điều khiển, nito và xử lý nước thải cho toàn bộ nhà máy, có nồi hơi nhiệt thừa, nồi hơi
phụ trợ và một turbine khí phát điện công suất 21MWh, có bồn chứa ammoniac cho
phân xưởng ure khi công đoạn tổng hợp của xưởng ammonia ngừng máy.
III. Một số đặc điểm của nguyên liệu cũng như sản phẩm của nhà máy:
Khí tự nhiên: CH4, C2H6, C3H8, C4H10…
Khí đồng hành mỏ Bạch Hổ, khí tự nhiên từ bồn trũng Nam Côn Sơn và các bể khác
thuộc thềm lục địa phía Nam.
Bảng 1: Yêu cầu kỹ thuật đối với khí tự nhiên
Chỉ tiêu kỹ thuật
Nhiệt độ (oC) tại giao diện
Áp suất (barg) tại giao diện

AMF
18 ÷ 36
25.0 (tối đa 40)

24.5 (tối đa 39.2)
Điểm sương ( C) ở 25 barg -1
Khối lượng phân tử (g/mol) 20.65

Giá trị nhiệt tổng (MJ/Nm3) 46.92
Thành phần
AMF
1
C1
78.9813
2
C2
12.2025
3
C3
5.7575
4
i – C4
1.0255
o

GPP
18 ÷ 36
25.0 (tối đa 40)
24.5 (tối đa 39.2)
-42
18.68
42.85
GPP
83.3113
14.5668
1.5965
0.1077
4

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
5
6
7
8
9
10
11

n – C4
1.2753
0.1091
i – C5
0.1818
0.0127
n – C5
0.1678
0.012
C6
0.09
0.0051
N2
0.3034
0.2647
CO2
0.0149
0.0141
H2 O

Với AMF là trường hợp vận hành bất thường của nguồn khí.Công suất của nhà

máy đã được tính toán trong giai đoạn thiết kế cơ sở.
GPP trường hợp vận hành bình thường của nguồn khí, nồng độ lưu huỳnh cao nhất là
24ppm.
Ammoniac:
NH3 %kl

99.8 (tối thiểu)

H2O % kl

0.2 (tối đa)

Dầu ppmkl

5 (tối đa)

CO2:
CO2 thể tích khô

99% (tối thiểu)

Khí trơ (thể tích)

1% (tối đa)

Nước

bão hòa

Ure hạt:
Hàm lượng nitơ

46.3%kl (tối thiểu)

Hàm lượng biuret

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

65oC tối đa (với công suất danh nghĩa)
5


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
IV. Một số cải tiến nhà máy đã thực hiện:

Ngoài các hạng mục ban đầu, nhằm nâng cao chất lượng, đa dạng hóa sản
phẩm, sử dụng tối đa các nguồn lực của PVFCCo, đáp ứng một cách thuận lợi và hiệu
quả cho công tác sản xuất kinh doanh và cải thiện môi trường làm việc cho người lao
động. Tổng công ty đã hoàn thiện việc cải tạo, nâng cấp và đầu tư hạng mục và hệ
thống công nghệ trong nhà máy:
- Hệ thống thu hồi khói thải CO2 để nâng công suất nhà máy từ 740.000 tấn/năm lên
đến 800.000 tấn/năm đồng thời góp phần bảo vệ môi trường. (từ quý IV năm 2010).
V. An toàn lao động trong nhà máy:
V.1. Các quy định chung
1. Thời gian làm việc.
- Giờ hành chính:

Từ 08h00 đến 17h00

- Giờ đi ca:

Ca 1: Từ 07h00 đến 19h00
Ca 2: Từ 19h00 đến 07h00

2. Trang phục.
- Khi vào nhà máy phải đeo biển tên theo quy định.
- Khi làm việc trong khu vực công nghệ phải mang đầy đủ phương tiện bảo vệ
cá nhân như: giầy bảo hộ, mũ cứng, nút tai/ bịt tai chống ồn, kính và quần áo BHLĐ…
3. Khi ra vào cổng nhà máy trong giờ làm việc, phải có giấy phép của Thủ trưởng đơn
vị.
4. Cấm những người không có trách nhiệm, những người có mùi bia rượu, có biểu hiện
tâm thần vào nhà máy, khi vào nhà máy làm việc phải trong trạng thái khỏe mạnh.
5. Khi xảy ra tai nạn hoặc sự cố phải bình tĩnh xử lý và báo cáo theo quy định.
6. Cấm hút thuốc và mang diêm quẹt hay các dụng cụ gây ra tia lửa, mang vũ khí, chất
nổ hoặc các chất kích thích, chất gây mê, gây nghiện, chất ma túy…vào nhà máy.

6


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
7. Chấp hành nghiêm chỉnh các nội quy, kỷ luật lao động, các quy trình thao tác, quy
trình kỹ thuật an toàn. Thực hiện đúng theo nhiệm vụ và quyền hạn được phân công.
Cấm không được tự ý đóng mở, thao tác sử dụng các máy móc, thiết bị không thuộc
phạm vi mình quản lý, không đùa giỡn trong khi làm việc.
8. Phải biết cách bảo quản tốt, sử dụng đúng các dụng cụ cá nhân cần thiết cho công
việc. Tuân thủ tuyệt đối các quy định an toàn trong khi làm việc.
9. Không được đi lại hay đứng gần những nơi kích cẩu, nơi rò rỉ, nơi thử áp hoặc đang
rò khí, dung dịch.
10. Cấm không được lái xe và các phương tiện vận chuyển khác khi không có giấy
phép. Các loại xe chạy trong nhà máy phải tuân thủ các quy định giới hạn tốc độ và
trang bị lưới chống tia lửa khi vào khu vực công nghệ.
11. Tuân thủ hệ thống cấp giấy phép làm việc. Phải đặt các biển cảnh cáo cho công
việc liên quan công nghệ và điện, không được di dời các biển báo này khi không được
phép của người có thẩm quyền.
12. Nắm rõ vị trí, cách sử dụng các thiết bị an toàn, thiết bị chữa cháy và số điện thoại
liên lạc, cấm sử dụng chúng không đúng mục đích.
13. Trước khi vào nhà máy phải được nghỉ ngơi thích đáng để đảm bảo sức khỏe cho
công việc. Hết giờ làm việc phải rời khỏi khu vực sản xuất.
V.2. Các yếu tố nguy hiểm trong sản xuất:
1. Yếu tố nhiệt:
Nhiệt độ cao có thể làm cho người bị bỏng, bị rối loạn quá trình trao đổi nhiệt,
gây khó thở, choáng váng, nhức đầu…
2. Dòng điện:
Khi dòng điện tác dụng lên cơ thể người tuỳ theo điện áp nó có thể gây ra tác động:
- Nhiệt: đốt cháy cơ thể, mạch máu dây thần kinh, tim, não.

- Điện phân: phân hủy chất lỏng trong cơ thể làm phá vỡ thành phần máu và các mô.
- Sinh học: gây co giật cơ bắp đặc biệt là cơ tim, phổi ngừng hoạt động, cơ quan hô
hấp và tuần hoàn nếu dòng điện truyền qua não làm phá hủy trực tiếp hệ thần kinh
trung ương.
7


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
3. Cháy nổ:
- Cháy là quá trình kết hợp của chất cháy với oxy trong không khí hoặc các chất oxy
hóa khác mà kết quả là tỏa nhiệt và phát quang. Cháy chỉ xảy ra khi hội tủ đủ 3 yếu tố
sau: chất cháy, chất oxy hóa và môi chất cháy.
- Chất cháy có mặt hầu như khắp nơi nên nếu không có biện pháp phòng cháy sẽ xảy
ra cháy.
- Nổ: Sự biến đổi vật chất cực kỳ nhanh chóng biến năng lượng của nó thành công cơ
học để tác động vào môi trường xung quanh. Đặc biệt hay xảy ra tại nhà máy sử dụng
nguyên liệu khí, khí nén.
4. Chất độc, nguy hiểm trong nhà máy:
- Chất độc có thể ở dạng rắn, lỏng, bụi, khí, hơi và sương.
- Chất nguy hiểm có thể phân loại vào một trong các loại sau: cháy hoặc nổ, ăn mòn,
độc, oxy hóa, có hại…
- Chất độc xâm nhập vào cơ thể con người qua đường hô hấp, tiêu hóa và da.
- Chất độc xâm nhập vào cơ thể gây rối loạn hoạt động bình thường, gây tổn hại hoặc
hủy hoại các mô tạng trong cở thể con người, gây nhiễm độc cấp tính hoặc mãn tính
tùy theo mức độ độc hại của chúng.
- Trong sản xuất có sử dụng các chất ăn mòn theo yêu cầu của công nghệ như: các chất
có tính axit, tính kiềm... Chất ăn mòn gây mài mòn thiết bị, máy móc. Gây bỏng, kích
ứng hoặc ăn mòn da
5. Tiếng ồn và rung:
- Tiếng ồn trong nhà máy gây ra bởi máy móc, máy công cụ. Nó gây tổn thương đến

thính giác dẫn đến ù tai, đau tai thậm chí là điếc nếu tiếng ồn vượt quá tần số âm thanh
cho phép (> 85 dB).
- Rung: gây biến động chức năng sinh lý, mệt mỏi, rối loạn kinh nguyệt, sẩy thai, đẻ
non.
V.3. Các phương tiện và biện pháp bảo vệ người lao động:
1. Tín hiệu, báo hiệu.
8


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
- Mục đích: Nhắc nhở người lao động về mối nguy hiểm trực tiếp, khả năng nguy
hiểm, hướng dẫn thao tác, đoán nhận quy định về kỹ thuật và ký thuật an toàn.
-Các loại tín hiệu, báo hiệu :
Tín hiệu ánh sáng, âm thanh, chỉ báo (đồng hồ các loại), màu sơn, hình vẽ và chữ, tín
hiệu bằng tay.
2. Đưa ra khoảng cách và giới hạn an toàn.
- Mục đích: Xác định được các khoảng cách và giới hạn giữa người với công trình,
thiết bị, phương tiện và giữa chúng với nhau nhắm đảm bảo an toàn cho người và thiết
bị trong quá trình hoạt động.
- Các loại khoảng cách và giới hạn an toàn sau:
 Khoảng cách an toàn của đường dây điện.
 Khoảng cách an toàn cháy, nổ.
 Khoảng cách an toàn phóng xạ.
 Khoảng cách an toàn nổ mìn, phá đá.
3. Điều khiển từ xa.
- Mục đích: Đưa người lao động ra khỏi vùng nguy hiểm.
- Ứng dụng: Các công việc có nhiều yếu tố nguy hiểm độc hại mà khi người lao động
làm việc tại chỗ sẽ bị tai nạn hoặc ngộ độc thì phải sử dụng phương pháp điều khiển từ
xa
4. Kiểm tra, nghiệm thử.

- Mục đích: Xác định tình trạng kỹ thuật của thiết bị máy, các bộ phận của chúng và
công trình để kịp thời sửa chữa, thay thế khi hư hỏng.
- Kiểm tra, thử nghiệm được tiến hành định kỳ trước khi xuất xưởng, trước khi đưa
vào sử dụng các thiết bị.
-

Kiểm tra bên ngoài, thử tải tĩnh, thử tải động cho các thiết bị nâng.

-

Kiểm tra điện trở cách điện của dây dẫn điện.

-

Kiểm tra điện trở cách điện của các trang bị cách điện.

-

Kiểm tra các thiết bị chữa cháy theo định kỳ.

5. Những biện pháp tổ chức kỹ thuật.
9


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
- Bố trí các bộ phận nguy hiểm ở những vị trí mà người không ngẫu nhiên tiếp xúc.
- Dùng điện áp an toàn.
- Không phát sinh các yếu tố độc hại vượt giá trị cho phép.
- Vận dụng màu sắc an toàn vào thiết bị công nghệ:
- Tổ chức lao động an toàn trong sản xuất: Bố trí chỗ làm việc giữa các máy một cách

hợp lý. Bố trí lao động hợp lý, đúng nghề, đúng khả năng…
- Huấn luyện an toàn cho người lao động.
- Điều tra, thống kê, phân tích nguyên nhân gây ra tai nạn lao động.
- Xây dựng quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn về kỹ thuật an toàn…
6. Phương tiện bảo vệ cá nhân
- Bảo vệ đầu: Mũ bảo hộ dùng để chống chân thương do va đập cơ học, chống bẩn,
chống điện giật...
- Bảo vệ mắt: Kính bảo vệ, mặt nạ và tấm chắn bảo vệ mắt chống tác động của các vật
văng bắn như phôi, hóa chất… Tùy thuộc vào công việc mà chọn thiết bị bảo hộ khác
nhau.
- Bảo vệ cơ quan hô hấp: Khẩu trang, bình thở, bình tự cứu, mặt nạ phòng độc dùng để
chống hơi khí độc, bụi.
- Bảo vệ cơ quan thính giác: Nút tai, chụp tai để chống ồn.
- Bảo vệ chân tay: Giầy, ủng, găng tay các loại bảo vệ chân tay khỏi tác dụng của điện,
hóa chất, trượt ngã, tác nhân nóng, lạnh…
- Bảo vệ thân: Quần áo bảo hộ lao động chống bẩn, chống hóa chất…
PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC CỦA NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ
MỸ
Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm
Phú Mỹ
Quá trình sản xuất NH3 gồm 6 giai đoạn:
- Khử S: khử các hợp chất chứa S có trong dòng nguyên liệu khí tự nhiên ban đầu do
các hợp chất này gây ngộ độc xúc tác cho các quá trình về sau.
10


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
- Reforming hơi nước (sơ cấp và thứ cấp): cung cấp nguyên liệu N 2 và H2 cho quá
trình tổng hợp ammoniac từ nguyên liệu là khí tự nhiên, hơi nước và không khí.
- Chuyển hóa CO (ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp): chuyển CO sang dạng CO 2 đồng

thời thu thêm một lượng H2 do CO gây ngộ độc xúc tác cho quá trình tổng hợp NH3.
- Tách CO2: do CO2 không có tác dụng trong quá trình tổng hợp NH 3 với một lượng
lớn nó tiêu tốn năng lượng cho máy nén, ảnh hưởng đến xúc tác. Và thu CO 2 cho quá
trình tổng hợp ure.
- Metan hóa: chuyển hóa CO, CO2 thành CH4 do chúng độc hại đối với xúc tác tổng
hợp NH3.
- Tổng hợp NH3.
Trong nhà máy, NH3 được sản xuất từ khí tổng hợp có chứa Nito và hydro với
tỷ lệ ~ 3:1 sau khi qua quá trình tinh lọc khí (làm giảm hàm lượng CO và CO 2).Khí
tổng hợp được sản xuất qua quá trình reforming hơi nước với nguyên liệu là khí tự
nhiên và hơi nước.

Hydro

Hơi nước

Hydro hóa
và hấp thụ S

Không khí (để đốt)

Reforming sơ
cấp và thứ cấp

Chuyển hóa CO
nhiệt độ thấp và
nhiêt độ cao
11

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Khí tự nhiên

NH3 đến urê
Tổng hợp NH3

Metan hóa

Tách CO2

Hình 1: Sơ đồ chung của quá trình sản xuất NH3

Chương 2: Công nghệ sản xuất ammoniac của nhà máy đạm Phú Mỹ
I. Khử lưu huỳnh(S):
Trong khí tự nhiên hầu như đều có chứa một lượng nhỏ các hợp chất của S có
thể lên tới 24ppm thể tích. Mà xúc tác của quá trình reforming hơi nước và chuyển hóa
CO nhiệt độ thấp ở phía sau cực kỳ nhạy với các hợp chất chứa S bởi chúng:
• Làm giảm hoạt tính của xúc tác.
• Hoặc gây ngộ độc xúc tác.
Do đó, cần loại bỏ các hợp chất chứa S bằng cách:
Chuyển các hợp chất hữu cơ chứa S sang dạng vô cơ H 2S nhờ quá trình hydro hóa sau
đó H2S được tách ra bởi quá trình hấp thu bởi ZnO.

12


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Với yêu cầu nồng độ của S trong nguyên liệu vào quá trình reforming là thấp hơn 0.05
ppm.
Công đoạn khử S bao gồm:

Thiết bị hydro hóa 10-R-2001 với xúc tác là TK-250 (oxit Co, Mo).
Hai thiết bị hấp thụ S 10-R-2002A/B nối tiếp nhauvới xúc tác HTZ-3 (ZnO).

Hình 2: Công đoạn khử Lưu huỳnh
I.1.Quá trình hydro hóa:
I.1.1. Mô tả quá trình:
Khí tự nhiên tại điểm giao nhận của nhà máy được đưa qua máy nén 10K –
4011 nếu như áp suất nhỏ hơn 38 barg để đảm bảo cho áp suất vào quá trình reforming
khoảng 38.5 barg. Sau đó được gia nhiệt bởi khói lò trong 10E-2004-2 rồi được trộn
với khí tuần hoàn chứa hydro đảm bảo cho tỷ lệ hydro.hydrocacbon bằng
0.005Nm3/kg trước khi được gia nhiệt đến nhiệt độ phản ứng trong 10E-2004-1 rồi
được đến 10R-2001 có chứa xúc tác TK-250.
Tại đó có các phản ứng sau xảy ra:
+ Phản ứng hydro hóa các hợp chất chứa S:
RSH + H2→ RH + H2S
13


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
R1SSR2 + 3H2→ R1H + R2H + 2H2S
R1SR2 + 2H2 → R1H + R2H + H2S
(CH)4S + 4H2→ C4H10 + H2S
COS + H2→ CO + H2S
CO2 + H2→ CO + H2O
RCl + H2→ HCl + RH
+Phản ứng hydro hóa olefin thành pararafin
+ Phản ứng hydro hóa các hợp chất chứa N thành parafin và NH3.
I.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:
- Hàm lượng CO, CO2, H2 và H2O:
Trong quá trình này cần khống chế hàm lượng của CO, CO 2 cũng như H2 và

H2O vì:
+ Hàm lượng của CO, CO2, H2 và H2O làm tăng hàm lượng S còn lại trong dòng khí ra
khỏi quá trình này do có phản ứng:
CO2 + H2
CO2 + H2S

CO + H2O
COS + H2O

Và khi hàm lượng của CO lớn, có thể xảy ra phản ứng (phản ứng Boudouard)
2CO

C + CO2

C sẽ được hình thành dưới dạng muội bám trên xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác.
+ Phản ứng metan hóa có thể không xảy ra bởi hàm lượng S có thể được duy trì ở mức
độ hiệu quả để ngăn phản ứng này.
Do đó cần khống chế hàm lượng tạp chất cực đại cho phép trong dòng nguyên liệu vào
thiết bị hydro hóa:
14


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
H2: 3 đến 4%
CO: 5%
CO2: 5%
- xúc tác:
Dạng trụ rỗng với thành phần hoạt tính: CoO, MoO 3 trên bề mặt chất mang
Al2O3 với pha hoạt tính xúc tác: CoMoSx.
+ Hoạt tính lớn nhất của xúc tác đạt được ở khoảng nhiệt đô : 330 đến 360 oC và phụ

thuộc vào nồng độ của H2, giá trị này được duy trì ở 0.042 Nm3 H2 /Nm3 hydrocacbon
tương ứng với nồng độ của H2 là 3.94%.
Với khí tự nhiên, nồng độ H2 được duy trì trong khoảng 2 ÷ 5% phụ thuộc vào hàm
lượng S trong khí tự nhiên.
Và có thể vận hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ trên với xúc tác mới và cao hơn với
xúc tác đã bị già hóa.
+ Xúc tác TK-250 bị oxy hóa trong quá trình vận chuyển và hoàn nguyên lại hoạt tính
của xúc tác khi được sunfua hóa.
Ở trạng thái này, chất xúc tác có thể tự bốc cháy vì vậy nó cần được bảo quản hay dỡ
xúc tác trong điều kiện không tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ lớn hơn 70oC.
- Khi hàm lượng S trong khí tự nhiên ban đầu đạt yêu cầu thì vẫn cần duy trì dòng H 2
vào thiết bị hydro hóa 10R-2001 vì ở nhiệt độ lớn hơn 300 oC nếu không có H2 thì
hydrocacbon sẽ bị cracking nhiệt tạo muội C bám vào xúc tác làm giảm hoạt tính xúc
tác. Và khi vận hành chưa có H2 sẵn sàng thì cần khống chế nhiệt độ nhỏ hơn 300oC.
- Nhiệt độ của quá trình: là thông số quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác.
Ở nhiệt độ thấp, phản ứng hydro hóa sẽ xảy ra rất chậm và sự chuyển hóa sẽ không tối
ưu, điều này có thể dẫn đến lượng lưu huỳnh hữu cơ trong dòng nguyên liệu ra khỏi
quá trình khử lưu huỳnh còn cao (> 5ppm) sẽ gây ngộ độc S cho xúc tác reforming.
15


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Tại nhiệt độ tương đối cao, xúc tác hydro hóa có xu hướng hỗ trợ phản ứng cracking.
CH4 C + 2H2
Vì vậy, cần kiểm soát nhiệt độ vận hành của quá trình để đảm bảo hiệu quả.
- Do đó, quá trình vận hành cần kiểm soát các thông số chính sau:
+ Kiểm soát áp suất vào quá trình khử S cuả khí tự nhiên để đảm bảo giữ áp ổn định
khi đi qua công đoạn khử S đến đầu hút của máy nén khí tổng hợp 10K-4031 và áp của
khí tự nhiên vào reforming ở khoảng 38.5 barg.
+ Kiểm soát áp suất của dòng tuần hoàn có chứa H 2: để đảm bảo áp cho quá trình phía

sau.
+ Kiểm soát tỷ lệ hydro/hydrocacbon bằng cách kiểm soát lưu lượng của hai dòng
nguyên liệu ban đầu.
+ Nhiệt độ của dòng nguyên liệu ban đầu (hỗn hợp khí tự nhiên và H 2) vào thiết bị 10R2001 bằng cách điều chỉnh lượng nguyên liệu qua thiết bị trao đồi nhiệt 10E-2004-1.
Ngoài ra còn phải theo dõi chênh lệch nhiệt độ ở đỉnh và đáy của thiết bị, thường là rất
nhỏ hoặc không do mất nhiệt ra ngoài môi trường (vì lượng S trong khí tự nhiên là
nhỏ). Và có đặt cảnh báo nhiệt độ mức cao ở đáy của thiết bị tránh trường hợp quá
nhiệt cho xúc tác.
Có điểm lấy mẫu để theo dõi hoạt tính xúc tác trong thiết bị hydro hóa ở đầu ra của
thiết bị.
I.1.3. Xúc tác TK – 250:
TK – 250 là chất xúc tác xử lý hydro dựa trên hỗn hợp Coban – Molypden trên
nền chất mang là nhôm oxyt.TK – 250 được dùng để hydro hóa lưu huỳnh, nitơ và các
hợp chất không no khác từ khí tự nhiên cho đến naphta.
Ưu điểm của xúc tác dạng vòng:
Làm giảm trở lực qua thiết bị phản ứng

16


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Xúc tác dạng vòng có khả năng chịu được cao hơn với việc tăng trở lực do các
hạt rắn có mặt trong dòng nguyên liệu.
Một số đặc điểm của xúc tác:
- Đường kính: OD x ID (mm) = 4.8 x 2.4
- Dạng hoạt tính: CoMoSx.
- Chất mang: Al2O3.
- Chất xúc tác đã được sử dụng có thể cháy tự phát tại nhiệt độ lớn hơn 70 oC
nên khi tháo xúc tác cần được làm lạnh đến nhiệt độ bình thường trước khi được lấy
ra.

Xúc tác đã qua sử dụng không được tái sinh, được thải bỏvì không đem lại hiệu
quả kinh tế.
Chống đỡ xúc tác tại đáy: sử dụng lưới đỡ xúc tác, lưới thép, trên đó là một lớp hạt
nhôm hoặc gốm ngăn không cho xúc tác không bị lọt qua lưới.
Lớp bảo vệ bên trên lớp xúc tác: đặt một lớp các hạt nhôm hoặc gốm có tác dụng bảo
vệ chất xúc tác khỏi sự rung động và giúp phân phối các thiết bị đo lưu lượng.
I.2. Quá trình hấp thụ H2S:
I.2.1. Mô tả quá trình:
Khí tự nhiên sau khi được hydro hóa được chuyển sang thiết bị hấp thụ H 2S 10R2002A/B với xúc tác là HTZ-3.
Hai thiết bị này được mắc nối tiếp nhau và H2S chủ yếu được hấp thụ trong thiết bị 10R2002A.
Vai trò của thiết bị 10-R2002B:
Bảo vệ trong trường hợp khí ra khỏi thiết bị 10-R2002A còn dư.
Dùng khi thiết bị 10-R2002A bị cô lập để thay xúc tác.
- Nhiệt độ vận hành bình thường 400oC với các phản ứng:
ZnO + 2HCl
ZnO + H2S

ZnCl2 + H2O
ZnS + H2O
17


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ZnO + COS

ZnS + CO2

I.2.2.Xúc tác:
HTZ-3 (ZnO): dạng ép dài 4mm.
Chất xúc tác này không phản ứng với oxy hay hydro ở bất cứ nhiệt độ nào nên

ZnS không tự bốc cháy được vì vậy không có yêu cầu đặc biệt nào khi dỡ xúc tác.
Nhưng không nên sử dụng hơi nước cho thiết bị 10-R2002A/B do ZnO dễ bị hydrat
hóa tạo thành Zn(OH)2 dạng không có hoạt tính.
Mà khi vận hành bình thường hàm lượng S trong dòng khí giảm theo hằng số cân
bằng:
H2 O
=1.5x 10-6 tại 360oC.
H2 S

Vì vậy, cần hạn chế hàm lượng hơi nước đưa vào thiết bị 10-R2002 A/B.
Khả năng hấp thụ H2S phụ thuộc vào:
Nhiệt độ đầu vào R2002A.
Độ xốp của xúc tác.
Diện tích bề mặt của xúc tác ZnO.
Xúc tác tại hai thiết bị 10R-2002A/B cũng được chống đỡ tại đáy và bảo vệ ở đỉnh như
trong thiết bị 10R-2001.
I.2.3.Các thông số cần theo dõi của quá trình:
- Kiểm soát áp suất đầu ra của 10R-2002A/B cũng chính là kiểm soát áp suất đầu vào
của quá trình reforming và các công đoạn phía sau.
- Theo dõi nhiệt độ tại đầu vào, đầu ra của thiết bị 10-R2002A và nhiệt độ đầu ra của
thiết bị 10-R2002B.
- Có các điểm lấy mẫu để theo dõi hoạt tính xúc tác của khử S tại đầu ra của các thiết
bị.
18


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
I.2.4. Thời gian thay xúc tác phụ thuộc vào:
- Độ chênh áp qua xúc tác: do xúc tác chỉ chịu được ở một mức chênh lệch áp suất
nhất định (liên quan đến độ bền của xúc tác).

- Hoạt tính xúc tác: xúc tác của quá trình hydro hóa hay hấp thụ H 2S đều phải đảm bảo
cho hàm lượng S trong khí ra khỏi nhỏ hơn 0.05ppm.
Trong quá trình vận hành nhà máy, người ta nhận biết xúc tác bị giảm hoạt tính
bằng cách quan sát thay đổi nhiệt độ, áp suất của quá trình. Khi vận hành có sự thay
đổi bất thường của nhiệt đô, áp suất sau khi kiểm tra các thông số đầu vào mà ổn định
thì nguyên nhân chính là do xúc tác.
Với biến động của nhiệt độ thì do hoạt tính của xúc tác bị giảm. Còn áp suất thì có thể
là do ảnh hưởng của việc hình thành muội carbon bám trên xúc tác hay do xúc tác bị
vỡ làm tăng trở lực trong thiết bị.

II. Công đoạn reforming
II.1. Mô tả công nghệ quá trình reforming
a) Sơ đồ công nghệ:

19


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Hình 3: Sơ đồ dây chuyền công nghệ công đoạn Reforming
b) Mô tả công nghệ:
Trong công đoạn reforming, khí đã qua khử lưu huỳnh sẽ chứa các thành phần
cần thiết chuẩn bị thành khí tổng hợp nhờ quá trình reforming xúc tác của hỗn hợp
hydrocacbon với hơi nước và không khí.
Qúa trình này được chia thành 2 phân đoạn chuyển hóa:
+Reforming sơ cấp: xảy ra ở thiết bị 10-H-2001
+Reforming thứ cấp: xảy ra ở thiết bị 10-R-2003
*) Reforming sơ cấp:
Nguyên liệu đầu vào là khí tự nhiên đã qua công đoạn loại bỏ lưu huỳnh, hàm
lượng lưu huỳnh xuống dưới 0,05 phần triệu.

20


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Thông số nguyên liệu đầu vào:
+Nhiệt độ: T=525OC
+Áp suất: P=34,8 barg
+Thành phần dòng nguyên liệu vào sau khí đã trộn khí tự nhiên với hơi nước
(tham khảo số liệu ở bản vẽ PFD):
Bảng 2: Thành phần dòng nguyên liệu vào quá trình reforming
Thành phần
Lưu lượng (Nm3/h)
H2
1324
N2
524
CO2
74
Ar
6
CH4
26241
C2H6
4585
C3H8
503
n-C4H10
31
i-C4H10

34
C5+
9
H2 O
108210
Các phản ứng diễn ra trong quá trình:
(1) CnHm + H2O
(2) CH4 + 2H2O
(3) CO + H2O

↔
↔
↔

Nồng độ mol (%)
3,97
1,57
0,22
0,02
78,72
13,76
1,51
0,1
0,1
0,03

Cn-1Hm-2 + CO + 2H2 – Q
CO + 3H2 – 206,8 KJ/mol
CO2 + H2 + 40,5 KJ/mol

Phản ứng (1), hydrocacbon bậc cao chuyển hóa từng bậc xuống thành
hydrocacbon bậc thấp và cuối cùng chuyển thành metan và tiếp tục được chuyển hóa ở
phản ứng (2).Đối với hydrocacbon bậc cao phản ứng bắt đầu xảy ra ở 500 oC và đối với
metan phản ứng bắt đầu xảy ra ở 600oC.
Phản ứng (1) và (2) là những phản ứng thu nhiệt mạnh còn phản ứng (3) là phản
ứng tỏa nhiệt nhẹ. Phản ứng chính xảy ra là phản ứng (2), do vậy quá trình này là thu
nhiệt, quá trình chuyển hóa cho hiệu suất cao khi nhiệt độ cao và áp suất thấp. Cũng từ
phản ứng (1) & (2) ta thấy lượng hơi nước cần dung dư để đạt độ chuyển hóa cao.Tuy
nhiên lượng hơi dư quá nhiều sẽ tốn kém và có thể gây ảnh hưởng đến xúc tác nên ta

21


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
nên dung một lượng hơi nước dư thích hợp.Trong sản xuất người ta duy trì tỉ lệ steam/
cacbon là 2,9.
Trong reforming sơ cấp, nhiệt cần thiết cho phản ứng được cung cấp dưới dạng
gián tiếp từ lò đốt. Sự chuyển hóa trong reforming sơ cấp sẽ được điểu chỉnh sao cho
không khí sẽ cấp nhiệt cho reforming thứ cấp để đảm bảo yêu cầu tỷ lệ H 2/N2 là 3/1.
Điểu này còn phải khống chế lượng metan như là khí trơ trong khí tổng hợp ở mức
càng thấp càng tốt. Hàm lượng metan trong khí công nghệ được không chế bằng hằng
số cân bằng của phản ứng (2) theo lý thuyết và theo thực tế. Tỷ lệ chuyển hóa thích
hợp khi nồng độ metan còn khoảng từ 7-15%. Đối với cân bằng của phản ứng (2) hàm
lượng metan giảm đi khi tăng nhiệt độ, tăng hơi nước và giảm áp suất.
Có 2 trường hợp vận hành cho hàm lượng metan ở đầu ra của thiết bị reforming
sơ cấp là khác nhau:
+Khi vận hành với thiết bị thu hồi hydro (HRU) làm việc và sử dụng khí thải đã
được xử lí như là khí nguyên liệu cho reforming thì khí công nghệ ra khỏi reforming ở
khoảng nhiệt độ là 780oC và hàm lượng metan khoảng 15% mol tính theo khí khô.
+Khi vận hành mà thiết bị thu hồi hydro không làm việc và sử dụng khí thải

không được xử lí như là khí nhiên liệu cho reforming thì khí công nghệ ra khỏi
reforming ở nhiệt độ khoảng 800oC và hàm lượng metan khoảng 13% mol tính theo
khí khô.
Trên thực tế nhà máy Đạm Phú Mỹ vận hành ở trường hợp 1.
Trong khi vận hành reforming sơ cấp các bon có thể một phần phía ngoài và
phía trong xúc tác theo phản ứng phân hủy HC ở nhiệt độ cao. Cacbon nằm phiá ngoài
hạt xúc tác sẽ làm tăng tổn thất áp suất trong lớp xúc tác và phía trong hạt xúc tác và
như vậy sẽ làm giảm hoạt tính của xúc tác và độ bền cơ học của nó.
Theo nhiệt động học, việc hình thành cacbon sẽ không thể xảy ra ở điều kiện
nếu cân bằng đạt đến từng bước. Nếu xúc tác bị nhiễm độc ví dụ như sulphur, nó sẽ bị
mất hoạt tính và việc hình thành cacbon có thể xảy ra.Ngoài ra việc hình hành cacbon
có thể xảy ra khi tỉ lệ hơi nước/ cacbon thấp hoặc xúc tác không được hoàn nguyên
22


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
trọn vẹn hoặc một phần bị oxy hóa hoặc quá trình cấp nhiệt từ lò đốt không được đồng
đều gây quá nhiệt cục bộ ở một số điểm.
Hỗn hợp khí tự nhiên và hơi nước sau khi được cấp nhiệt ở thiết bị trao đổi
nhiệt 10-E-2001 ở khoảng 535oC, 34,8 barg và đi vào đỉnh của các ống thẳng đứng
chứa xúc tác và đi ra khỏi ống ở nhiệt độ 783 oC, 30,9 barg. Khí công nghệ được dẫn
trực tiếp đến thiết bị reforming thứ cấp.
Nhiệt cung cấp cho quá trình reforming sơ cấp được cấp gián tiếp thông qua lò
đốt. Khí nhiên liệu cho lò đốt reforming được cũng cấp theo 2 nguồn riêng biệt, một
nguồn là khí tự nhiên (khí sơ cấp) và một là khí off-gas (nguyên liệu thứ cấp). Khí offgas là hỗn hợp của khí thải từ bộ phận tách CO 2 dùng hóa chất MDEA, khí off gas từ
bộ phận thu hồi hydro và khí tổng hợp dư được lấy từ đầu nguồn của máy nén khí tổng
hợp.
*) Reforming thứ cấp:
-Thông số đầu vào: T=783oC, P=30,9 barg:
Thành phần khí công nghệ đưa vào như bảng sau:

Bảng 3: Thành phần khí công nghệ
Thành phần
H2
N2
CO
CO2
Ar
CH4
H2 O
Khí công nghệ đi ra

Lưu lượng (Nm3/h)
70549
524
9630
11616
6
16068
75945
khỏi reforming sơ cấp được

Phần mol (%)
65,09
0,48
8,88
10,72
0,01
14,82
trộn với dòng không khí đã

được cấp nhiệt lên đến 550oC ở thiết bị trao đổi nhiệt 10-E-2002.Tại phía trên thiết bị

23


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
reforming thứ cấp xảy ra phản ứng cháy nâng nhiệt độ hỗn hợp khí lên khoảng 1100 oC
trước khi đi xuống lớp xúc tác phía dưới thiết bị.
Phản ứng cháy chính xảy ra:
CH4

+

2O2



2H2O +

2H2

+

O2



2H20 +480KJ/mol

CO2

+Q

Trong reforming thứ cấp nhiệt cho phản ứng reforming được cung cấp trực tiếp
từ quá trình đốt khí công nghệ với không khí ở phía trên của thiết bị.Trong khoảng
không gian trống phía trên của thiết bị reforming thứ cấp người ta lắp béc đốt 10-J2001, tại đó không khí trộn một phần vào khí công nghệ. Ở đây xảy ra chủ yếu là phản
ứng cháy quả là nhiệt độ tăng lên. Từ không này, khí công nghệ đi qua lớp xúc tác
phía dưới mà ở phản ứng reforming xảy ra hoàn toàn và làm nguội hỗn hợp khí. Nhiệt
độ hỗn hợp khí ra khỏi reforming thứ cấp vào khoảng 958 oC và hàm lượng metan chỉ
còn lại khoảng 0,6% mol tính theo khí khô.
Khí ra khỏi reforming thứ cấp chứa khoảng 13,5% mol CO và 7,5% mol CO 2,
chính vì vậy sẽ có nguy cơ hình thành muội cacbon theo phản ứng Boudouard như
sau:
2CO 

CO2 +

C

Khi hỗn hợp khí nguội xuống.
Dưới việc lựa chọn điều kiện phản ứng, phản ứng có thể thực hiện ở nhiệt độ
thấp hơn 790oC và trên 500-560oC do điều kiện cân bằng và điều kiện thực tế, dưới
nhiệt độ này phản ứng xảy ra chậm.
c) Thu hồi nhiệt thừa
Nhiệt thừa của khói thải từ buồng bức xạ nhiệt trong reformer sơ cấp và của khí
công nghệ đi ra từ reformer thứ cấp được dùng để hâm nóng các dòng công nghệ khác
nhau và tạo ra hơi nước siêu cao áp.
-

Thu hồi nhiệt thừa khói thải
24


BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Bộ gom khói thải từ hai buồng bức xạ nhiệt đi vào công đoạn thu hồi nhiệt thừa
khói thải, tại đây nhiệt thừa khói thải được sử dụng để:
+ Hâm nóng hổn hợp khí tự nhiên/hơi nước trước khi đi vào reformer sơ cấp.
+ Hâm nóng không khí công nghệ cho reformer thứ cấp 10-R-2003.
+ Quá nhiệt cho hơi nước cao áp
+ Hâm nóng hổn hợp khí tự nhiên/hydro tuần hoàn trước khi đi vào hydrohoá/
hấp phụ sulphur 10-R-2001.
+ Hâm nóng nước cấp nồi hơi của công đoạn thu hồi nhiệt thừa công nghệ.
Tại đầu ra nhiệt độ khói thải giảm xuống khoảng 162 oC.
Công đoạn thu hồi nhiệt thừa khói thải được nối với ống khói thông qua quạt
khói 10-K-2001. Nó hút khói ra môi trường thông qua ống khói reforming 10-SK2001.
-

Thu hồi nhiệt thừa công nghệ
+ Khí công nghệ rời công đoạn reforming đi vào lò hơi nhiệt thừa, 10-E-2008

và bộ quá nhiệt hơi nước 10-E-2009.
+ Hơi nước bảo hoà ở áp suất 118 barg được sinh ra trong 10-E-2008.
+ Trong 10-E-2009 hơi nước được quá nhiệt từ 324 lên 376 oC.
+ Bao hơi 10-V-2001 được dùng chung cho 10-E-2008/2010 và lò hơi nhiệt
thừa tổng hợp amoniắc 10-E-5001.
+ Khí công nghệ được làm

nguội đến 360 oC trong bô quá nhiệt 10-E-2009

trước khi đi vào chuyển hoá CO nhiệt độ cao 10-R-2004.
d) Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Nguyên liệu khí tự nhiên ban đầu ở 36 oC và áp suất 24, 5 barg đi vào đầu hút của
máy nén khí tự nhiên 10-K-4011. Máy nén khí tự nhiên K-4011 là máy nén li tâm và
được kéo bằng môtơ điện. Máy nén này chỉ hoạt động khi áp suất khí tự nhiên thấp
25