TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
1.1 Vị trí địa lý:
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.
1.2 Lịch sử phát triển:
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.
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

1.3 Nguyên liệu, sản phẩm:
1.3.1 Nguyên liệu:
Nguồn nguyên liệu chủ yếu là khí thương phẩm từ nhà máy chế biến khí Dinh cố
Thành phần khí nguyên liệu ngoài Methane (CH 4) là chủ yếu (~ 84% mol) ngoài
ra còn có Etane (C2H6), Propane (C3H8) và Butane (C4H10).

Nguồn phụ trợ khác:
Lớp DH10H1

Trang 1


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

a. Nguồn N2 :
Khí Nitơ lấy từ không khí là chất khí không màu, không mùi, không vị, chiếm
khoảng 78% thể tích trong khí quyển, có T s = -195,80C, Tnc= -219,860C, ít tan trong
nước và các dung môi hữu cơ, không duy trì sự sống và sự cháy. Trong nhà máy Đạm
Phú Mỹ, nitơ là nguyên liệu để tổng hợp NH3.
b. Nguồn H2 :
Hydro là một chất khí không màu, không mùi ở điều kiện thường, Tnc= –259,10C,
Ts = –252,60C. Khí Hydro nhẹ có độ linh động lớn dễ khuyếch tán qua các thành
kim loại như Ni, Pt, Pd …Trong nhà máy Đạm Phú Mỹ, Hydro được tạo ra nhờ phản
ứng Reforming khí thiên nhiên bằng hơi nước, hydro là nguyên liệu để tổng hợp NH 3.
c. Nguồn CO2 :
Khí CO2 là chất khí không màu, nặng hơn không khí, không duy trì sự sống động
vật nhưng là chất duy trì sự sống thực vật trong quá trình quang hóa. Trong nhà máy
Đạm Phú Mỹ, CO2 là nguyên liệu để tổng hợp Urê, được điều chế từ công đoạn

Reforming khí thiên nhiên.
1.3.2 Sản phẩm:
Urê là sản phẩm được tạo thành qua phản ứng tổng hợp amôniắc lỏng và khí CO 2.
Hàm lượng nitơ:46,3%
Minbiurét:1,0%
Maxđộ ẩm:0,4%
Maxkhối lượng tịnh:50 kg

1.3 Các phân xưởng chính của nhà máy:
Lớp DH10H1

Trang 2


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

1.3.1 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 CO2 sẽ được chuyển sang phân xưởng urê.
Hình 1.1:
Phân xưởng tổng
hợp Amôniắc

Lớp DH10H1

Trang 3

BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

1.3.2 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.

Hình 1.2: Phân xưởng tổng hợp Urê

Lớp DH10H1

Trang 4


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

1.3.3 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 m3 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.

Hình 1.3: Phân xưởng phụ trợ

Lớp DH10H1

Trang 5


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

1.3.4 Xưởng sản phẩm
Sau khi được tổng hợp, hạt urê được lưu trữ trong kho chứa urê rời. Kho urê rời có
diện tích 36.000m2, 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.

Hình 1.4: Xưởng sản phẩm
1.4 Phạm vi sản xuất:
Nhà máy 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
Lớp DH10H1

Trang 6

BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

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.

Lớp DH10H1

Trang 7


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Chương 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT URÊ
2.1 Nguyên liệu:
Nguyên liệu để tổng hợp Urê được thể hiện như bảng 2.1 và bảng 2.2
Bảng 2.1: Nguyên liệu sản xuất Urê

Amôniắc

NH3 %kl
H2O %kl
Dầu ppmkl
Amôniắc tới bồn chứa

99.8 (tối thiểu)
0.2 (tối đa)

5 (tối đa)
POP = 5 barg
TOP = -32,6oC
POP = 24 Barg
TOP = 25oC

Amôniắc tới xưởng Urê

CO2

CO2 thể tích (khô)
Khí trơ (thể tích)
Nước
CO2 ở đầu hút máy nén

99% (tối thiểu)
1% (tối đa)
bão hoà
POP = 0.18 barg
TOP = 45oC
POP = 157 barg
TOP => 100oC

CO2 ở đầu ra máy nén

Lớp DH10H1

Trang 8

BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu
Bảng 2.2: Thông số làm việc

Áp suất (barg)

Nhiệt độ (oC)

Bình

Bình

thườn

Thiết kế

thườn

g
Amoniắ
c
CO2

Thiết kế

g

24

25

-32.6

0.18

45

70

2.2 Bản chất hóa học:
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 CO2 phản ứng tạo thành amôni
cácbamát, một phần amônium cácbamát tách nước tạo thành urê.
2NH3

+

CO2

↔

NH2COONH4

+ 32560 kcal/kmol cácbamát (Ở 1.033 kg/cm2, 25OC)
NH2-COO-NH4 ↔

NH2-CO-NH2+

H2O

- 4200 kcal/kmol urê (Ở 1.033 kg/cm2, 25OC)
Ở điều kiện phản ứng (T=188-190oC, 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.

Lớp DH10H1

Trang 9


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

2.3 Yếu tố ảnh hưởng:
2.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ NH3/CO2
Như mô tả tại phản ứng 1, tỷ lệ Mol lý thuyết của NH 3/CO2 là 2, nhưng dưới các
điều kiện khác sản phẩm urê ổn định chậm ở 168 bar 155 OC.
Khi tỷ lệ Mol NH3/CO2 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/CO2 thay đổi từ 2 đến
0.5, sản phẩm urê sẽ thay đổi chỉ từ khoảng 40% đến khoảng 45%.
Nó được làm rõ rằng, ảnh hưởng của CO 2 là rất nhỏ so với NH3. Hơn thế nữa, dưới
điều kiện giàu CO2, 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/CO2 trong
khoảng giữa 2.5 và 5.0.

Hình 2.1: Ảnh hưởng ti lệ NH3/CO2
Lớp DH10H1

Trang 10


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

2.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ H2O/CO2
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 2O/CO2 là 0.4-1 trong các nhà máy công
nghiệp.
2.3.3 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
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 196-200oC.
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/CO2 và điểm
cực tiểu hướng tới giá trị NH3/CO2 cao hơn phụ thuộc vào sự tăng nhiệt độ vận
hành. Lưu ý rằng áp suất cân bằng tăng nhanh theo hướng tỉ lệ NH3/CO2 thấp.
2.3.4 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 NH3, theo phản ứng sau:
2(NH2-CO-NH2) ↔

NH2-CO-NH-CO-NH2

+

NH3

Phản ứng cân bằng này được xúc tiến do thời gian lưu và nhiệt độ cao.

Lớp DH10H1

Trang 11


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

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 oC
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.
2.4 Quy trình sản xuất:
2.4.1 Sơ đồ khối:
Các giai đoạn sản xuất Urê được thể hiện như sơ đồ khối hình 2.2

Hình 2.2: Sơ đồ sản xuất urê

Lớp DH10H1

Trang 12


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

2.4.2 Sơ đồ công nghệ:
a. Công đoạn nén CO2
CO2 bão hoà hơi nước có độ tinh khiết tối thiểu 98,5% thể tích(tt), có nhiệt độ 45 0C
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 CO2 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 CO2 nạp liệu.
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 CO2 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 CO2 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.
Lớp DH10H1

Trang 13


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Turbin 20-STK-1001 chạy bằng hơi nước được sử dụng làm động cơ dẫn động cho
máy nén CO2. 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.
b. Cụm tổng hợp urê
Amôniắc vào cụm tổng hợp được bơm bằng bơm amôniắc cao áp P-1001A/B, lên
áp suất khoảng 220 barg. Trước khi vào tháp tổng hợp, amôniắc được gia nhiệt
trong thiết bị gia nhiệt sơ bộ amôniắc E-1007, và được sử dụng làm lưu chất đẩy
trong bơm phun cácbamát J-1001, tại đây cácbamát từ bình tách cácbamát V1001 được đẩy lên áp suất tổng hợp.

CO2 từ xưởng amôniắc ở áp suất 0.18 barg và nhiệt độ 45 oC đi vào máy nén CO2 K1001 và được nén đến áp suất 157 barg.
Hỗn hợp lỏng amôniắc và cácbamát đi vào đáy tháp tổng hợp urê, ở đây hỗn hợp
này sẽ phản ứng với dòng CO2 nạp liệu.
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 CO2 phản ứng tạo thành amôni
cácbamát, một phần amônium cácbamát tách nước tạo thành urê.
Các phản ứng xảy ra như sau:
2NH3

+

CO2

↔

NH2COONH4

+ 32560 kcal/kmol cácbamát (Ở 1.033 kg/cm2, 25OC)
NH2-COO-NH4 ↔

NH2-CO-NH2+

H2 O

- 4200 kcal/kmol urê (Ở 1.033 kg/cm2, 25OC)
Lớp DH10H1

Trang 14

BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Ở điều kiện phản ứng (T=188-190oC, 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 CO2/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.
c. Cụm phân hủy
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
NH2-COO-NH4 ↔

2 NH3 + CO2 (- 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 NH3, ở mức áp suất thấp hơn một chút so với áp suất phản ứng urê.

Lớp DH10H1

Trang 15


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

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.
Thực tế, đây là thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ống thẳng đứng, với môi trường gia nhiệt ở
phía vỏ, và đầu ống được thiết kế đặc biệt cho phép sự phân phối đồng đều dung
dịch urê. Thực tế, mỗi ống có một đầu phân phối kiểu lồng (ferrule) được thiết
kế để phân phối đều dòng lỏng xung quanh thành ống dưới dạng màng. Các lỗ
của đầu phân phối hoạt động như các đĩa; đường kính của các lỗ và đầu phân
phối sẽ điều khiển lưu lượng. Khi màng lỏng chảy, nó được gia nhiệt và sự phân
hủy cácbamát và bay hơi bề mặt xảy ra. Hàm lượng CO 2 trong dung dịch giảm
do stripping NH3 khi NH3 sôi. Hơi tạo thành (thực chất là amôniắc và CO 2) bay
lên đỉnh ống. Nhiệt phân hủy cácbamát được cung cấp nhờ sự ngưng tụ hơi bão
hòa 21.8 barg.
* Phân hủy trung áp trong thiết bị phân hủy trung áp E-1002A/B
Từ đỉnh của bình tách cácbamát V-1001, khí không ngưng bao gồm khí trơ (không
khí thụ động, khí trơ trong dòng CO2 từ giao diện) chứa một lượng nhỏ NH3 và
CO2 được đưa trực tiếp vào đáy thiết bị phân hủy trung áp E-1002.
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
144-165oC. Nhiệt phân hủy được cung cấp nhờ hơi 4.9 barg, 158 oC trong phần
vỏ trên (E-1002A) và nhờ nước ngưng hơi 219oC từ stripper trong phần vỏ dưới
(E-1002B).
Lớp DH10H1

Trang 16


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Dung dịch, với hàm lượng CO 2 thấp, từ đáy thiết bị stripper E-1001, được giãn nở
tới áp suất 19.5 barg và đi vào phần trên thiết bị phân hủy trung áp. Thiết bị này
được chia thành 3 phần chính:
Bình tách đỉnh V-1002, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó
ống;
Thiết bị phân hủy kiểu màng trong ống E-1002A/B, ở đây cácbônát được phân hủy
và nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ hơi 4.9 barg (ở phía vỏ của phần trên E1002A) và làm lạnh trực tiếp nước ngưng hơi từ bình tách nước ngưng hơi cho
stripper V-1009, ở áp suất khoảng 22 barg (ở phía vỏ của phần dưới E-1002B).
Bình chứa dung dịch urê Z-1002, bình này tập trung dung dịch urê đã làm sạch giai
đoạn 1 có nồng độ 60-63%kl.
* Phân hủy thấp áp trong thiết bị phân hủy thấp áp E-1003
Áp suất càng thấp, sự mất mát NH 3 và CO2 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 oC. Nhiệt được cung
cấp nhờ hơi áp suất 4.9 barg.

d. Thu hồi
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.

Lớp DH10H1

Trang 17


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

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 NH3 ngưng tụ trước khi đi vào bình
chứa amôniắc.
Dòng hồi lưu NH3 cũng đảm bảo rằng CO2 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 NH3 dư đảm bảo tối thiểu sự hình thành biurêt trong các giai
đoạn phân hủy.
2(NH2-CO-NH2) ↔

NH2-CO-NH-CO-NH2

+

NH3

Phản ứng cân bằng này được xúc tiến do thời gian lưu và nhiệt độ cao.
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.
Lớp DH10H1

Trang 18


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Các công nghệ khác vận hành với tỉ lệ NH 3/CO2 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 NH3 dư có được những thuận lợi như bổ sung thêm một số
thiết bị.
Thuận lợi của lượng NH3 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 CO2 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.
e. Cụm 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 oC trong
bình tách chân không thứ nhất và tới 99.75%kl ở 0.03 bara, 135 oC 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 urê
Lớp DH10H1

Trang 19


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

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).
f. Tạo hạt urê
Urê sau khi được cô đặc đến 99,8% thì được đưa đến tháp tạo hạt.
Urê nóng chảy ra khỏi bình chứa Z-1015 được đưa đến gàu tạo hạt Z-1009A/B
bằng bơm ly tâm P-1008A/B.
Hạt urê nóng chảy từ gàu tạo hạt rơi dọc theo tháp tạo hạt bằng gió tự nhiên Z1008, đóng rắn và làm lạnh khi tiếp xúc với dòng không khí ngược chiều.
Amôniắc tự do (vài ppm) có trong urê nóng chảy từ Z-1015 có thể được thải ra khí
quyển do lôi cuốn theo dòng khí làm lạnh thổi qua tháp tạo hạt.
Để giảm sự thoát khí, dung dịch acid sulphuric 98%, từ bồn chứa 30-TK-1005/20V-1040, được phun vào dòng urê nóng chảy, bằng bơm định lượng P-1020A/B,
ở đầu vào bơm của P-1008A/B. Bằng cách này H2SO4 phản ứng với NH3 tạo
thành amôni sulphat, muối này sẽ trộn lẫn và đóng rắn cùng với sản phẩm urê.
Urê hạt được tập trung ở giữa đáy tháp tạo hạt bằng cào quay hình nón Z-1007 và
thông qua một phễu hình nón, chúng rơi vào băng tải của tháp tạo hạt N-1001.
Sàng Z-1012, phía dưới của N-1001 sẽ loại bỏ urê vón cục, urê này được xả trực
tiếp và được hòa tan trong bồn chứa urê kín TK-1003 thông qua băng tải tuần
hoàn urê N-1002.
Cuối cùng sản phẩm urê được đưa tới giao diện bằng băng tải sản phẩm N-1003.
g. Cụm xử lý nước
Nước quá trình chứa NH3, CO2 và urê từ các hệ thống chân không, được tập trung
trong bồn chứa nước ngưng quá trình TK-1002 cùng với nước xả được tập trung
Lớp DH10H1

Trang 20


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

trong bồn chứa cácbônát kín TK-1004 và được đưa vào TK-1002 bằng bơm P1016A/B. Từ TK-1002 nước ngưng quá trình được bơm bằng bơm P-1014A/B
vào phần trên của tháp chưng T-1002.
Trước khi vào cột, nước ngưng quá trình lấy nhiệt từ:
* Nước ngưng đã làm sạch ra khỏi đáy tháp T1002 qua thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ
nhất E-1016;
* Nước ngưng hơi ở 120 oC, ra khỏi bình chứa nước ngưng hơi V-1010 thông qua
thiết bị gia nhiệt sơ bộ thứ hai E-1017.
Cột chưng T-1002 gồm 55 đĩa và được chia thành 2 phần chính bằng một đĩa ngăn
được đặt giữa đĩa thứ 35 và 36 (tính từ đáy).
Điều kiện công nghệ của cột:
* Áp suất (đáy/đỉnh): 4.7/4.2 barg;
* Nhiệt độ (đáy/đỉnh): 157/130 oC.
Nước ngưng từ đĩa ngăn được bơm bằng bơm P-1015A/B vào thiết bị thủy phân urê
R-1002, ở đây có các điều kiện công nghệ thích hợp cho phân hủy urê thành
CO2 và NH3. Thiết bị R-1002 hoạt động giống như một thiết bị phản ứng và
dòng hơi được đưa trực tiếp vào để cung cấp đủ nhiệt phân hủy urê.
Điều kiện công nghệ thủy phân:
* Áp suất: 34.3 barg;
* Nhiệt độ: 235oC;
Phản ứng thủy phân urê là phản ứng ngược của phản ứng xảy ra trong tháp tổng
hợp, tức là:
NH2-CO-NH2
Lớp DH10H1

↔

NH3

+

CO2 (thu nhiệt)
Trang 21


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Do đó, sự phân hủy urê thuận lợi ở điều kiện nhiệt độ cao, áp suất thấp và thiếu hụt
NH3 & CO2. Một thông số quan trọng nữa là thời gian lưu đủ dài. Để loại bỏ
NH3 & CO2 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 CO2 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 oC 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.

Lớp DH10H1

Trang 22

BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Chương 3: CÁC SỰ CỐ TRONG XƯỞNG URÊ
3.1 Sự cố về hơi nước
Khi có sự cố về hơi nước, máy nén CO 2 sẽ ngừng, mất nguồn hơi cấp cho các
thiết bị phân giải các đoạn và các thiết bị cô đặc cũng như mất độ chân không của hệ
cô đặc, mất nguồn nhiệt cấp cho công đoạn xử lý nước vì vậy phải tiến hành ngừng
khẩn cấp xưởng urê.
* Ngừng khẩn cấp công đoạn cao áp bằng cách tác động IS-2, tiến hành đưa nước
rửa cao áp vào để rửa.
* Ngừng khẩn cấp công đoạn xử lý nước công nghệ theo quy trình. Đóng van kết
nối với hệ thấp áp.
* Các công đoạn khác ngừng máy theo quy trình ngừng máy ngắn hạn, chú ý
không để dịch diện thùng V1010 thấp khi sự cố, gây thiếu nước rửa.
3.2 Sự cố về nước làm lạnh
Mất nước làm lạnh các công đoạn máy nén CO 2 tổng hợp NH3 cao áp sẽ dừng
máy tự động bởi tác động của các khoá liên động IS-1, IS-2. Trong trường hợp này
nhanh chóng chuyển các van điều khiển lượng hơi vào các thiết bị sang chế độ bằng
tay và đóng các van này lại để tránh vượt áp tại các thiết bị làm lạnh. Sau đó tiến hành
các bước như quy trình ngừng máy ngắn hạn. Chú ý theo dõi các bơm có sử dụng nước
làm lạnh, nếu không đáp ứng chỉ tiêu vận hành cho ngừng ngay để bảo vệ bơm, tiến
hành rửa các điểm rửa kịp thời.
3.3 Sự cố hệ thống DSC
Cũng giống như sự cố mất khí đồng hồ đo, các van điều khiển sẽ ngừng hoạt
động và ở các vị trí an toàn như đã thể hiện trên P&ID. Tiến hành ngừng máy như quy
trình ngừng máy bình thường nhưng mọi hoạt động phải thực hiện bằng tay tại hiện
trường.
Lớp DH10H1

Trang 23


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

3.4 Sự cố mất khí CO2
Trong trường hợp mất khí CO2 đến tháp tổng hợp, giảm lượng NH3 lỏng và lượng
tuần hoàn cacbamác đến mức thấp nhất trong vòng khoảng 15p, Nếu có CO 2 trở lại
khôi phục dần sản xuất, nếu lâu hơn tiến hành cho dừng máy toàn bộ xưởng theo quy
trình ngừng máy ngắn hạn.
3.5 Sự cố ngừng bơm P-1002A/B
Trong trường hợp sự cố ngừng bơm P-1002, tiến hành giảm tải nhà máy xuống
phụ tải thấp nhất, nhanh chóng mở nước rửa cao áp và cửa ra của bơm để đưa vào E1005 A(đóng van FV-1005). Mở van HV-1012 để tuần hoàn dung dịch từ T-1001 về V1006. Nhanh chóng chạy bơm dự phòng để khôi phục lại sản xuất bình thường. Trong
trường hợp thùng V-1006 đầy mà vẫn chưa chạy lại được bơm dự phòng thì phải tiến
hành ngừng toàn bộ nhà máy theo quy trình ngừng máy ngắn hạn.
3.6 Sự cố mất khí đồng hồ đo
Các công doạn máy nén CO2 và công đoạn cao áp sẽ ngừng máy tự động do các
khoá liên động IS-1 và IS-2 tác động. Các van điều khiển dùng khí nén trong toàn
xưởng sẽ ngừng làm việc và giữ ở vị trí đóng hoặc mở để đảm bảo an toàn cho nha
máy. Cần chú ý diểm sau:
Ngay lập tức người điều khiển DCS phải chuyển các van điều khiển sang chế độ
làm việc bằng tay tại vị trí tín hiệu bằng không, để khi có khí đồng hồ đo trở lại van
không tự động làm việc.
Kiểm tra các vị trí dừng của các van điều khiển có đúng như yêu cầu an toàn như
đã thể hiện trong sơ đồ P&ID. Nếu sai phải xử lý bằng tay tại hiện trường đến vị trí an
toàn.
Duy trì lượng NH3 lỏng hối luư vào đỉnh T-1001 theo yêu cấu công nghệ bằng

cách điều chỉnh van đường gần của van FV-1010 tại hiện trường.

Lớp DH10H1

Trang 24


BÁO CÁO KIẾN TẬP

GVHD: ThS Tống Thị Minh Thu

Van HV-1012 phải thao tác bằng tay tại hiện trường, để điều chỉnh lượng tuần
hoàn từ T-1001vào V-1006 trong quá trình ngưng máy.
Thao tác bằng tay các van đường gần của van điều khiển áp suất các đoạn nước
rửa: PV-1591, PV-1592, PV-1594 để duy trì áp suất các loại nước rửa theo yêu cầu, các
van điều khiển khác phải thực hiện bằng tay tại hiện trường khi cần.
Tiến hành phun rửa tất cả đường ống, thiết bị giống như trong quy trình ngừng
máy ngắn hạn.

Lớp DH10H1

Trang 25