Báo cáo thực tập TỔNG QUAN XƯỞNG PHỤ TRỢ_ CỤM KHÍ NÉNKHÍ ĐIỀU KHIỂNNITƠ NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
KHOA DẦU KHÍ
----- // -----

Báo cáo thực tập
TỔNG QUAN XƯỞNG PHỤ TRỢ_
CỤM KHÍ NÉN-KHÍ ĐIỀU KHIỂN-NITƠ
NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU

Kỹ sư hướng dẫn:

Sinh viên: Nguyễn Thị Như Hải

Nguyễn Văn Thiên

Lớp: K3-Lọc Hóa Dầu
Mã SV: 03PPR110007
Thời gian thực tập: 03/07 đến 28/07
Số ngày thực tập: 20 ngày

Cà Mau, 07/2017


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực tập tại nhà máy Đạm Cà Mau, trước tiên em xin trân trọng cảm ơn
quý Công ty Cổ phần Phân bón Dầu khí Cà Mau (PVCFC) đã tạo điều kiện cho chúng em
được thực tập tại nhà máy Đạm. Tiếp theo, em chân thành cảm ơn các anh chị phòng
Công nghệ đã nhiệt tình truyền đạt kiến thức và giúp đỡ chúng em tiếp cận các công nghệ
tại nhà máy.
Để có được cơ hội thực tập này, em cũng xin cảm ơn các thầy cô khoa Dầu Khí - Trường

Đại học Dầu khí Việt Nam và thầy Nguyễn Tô Hoài - Giáo viên hướng dẫn đã tận tình
chăm sóc, hỗ trợ chúng em.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến anh Nguyễn Văn Thiên-kỹ sư phòng Công
nghệ đã tận tình, chu đáo hướng dẫn, trực tiếp chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình thực
tập này. Trong thời gian làm việc với anh, em không chỉ được tiếp thu thêm nhiều kiến
thức bổ ích, mà còn học tập được tác phong làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học
nghiêm túc. Đây chính là những điều vô cùng cần thiết cho chúng em trong quá trình học
tập, nghiên cứu cũng như công tác trong tương lai.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện bản báo cáo một cách hoàn chỉnh và chính xác
nhất, tuy nhiên do những hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm nên chúng em
không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất mong được sự góp ý của các anh
chị và thầy, cô giáo để bài báo cáo hoàn thiện hơn.


MỤC LỤC
Danh mục bảng...................................................................................................................1
Danh mục hình ảnh.............................................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU..............................................4
1.1. Lịch sử hình thành...................................................................................................4
1.2. Sơ đồ tổ chức...........................................................................................................5
1.3. Nguồn nguyên liệu và sản phẩm..............................................................................5
1.4. An toàn lao động......................................................................................................7
1.4.1. Thủ tục an toàn..................................................................................................7
1.4.2. Giấy phép làm việc...........................................................................................7
1.4.3. Sự bảo vệ con người..........................................................................................9
1.4.4. Chuẩn bị công việc bảo dưỡng..........................................................................9
1.5. Sơ đồ khối dòng công nghệ Nhà máy Đạm Cà Mau..............................................11
1.5.1 Xưởng phụ trợ..................................................................................................11
1.5.2 Xưởng ammonia...............................................................................................12
1.5.3 Xưởng urea và tạo hạt......................................................................................18

1.5.4 Xưởng sản phẩm..............................................................................................24
Chương 2: XƯỞNG PHỤ TRỢ........................................................................................27
2.1 Hệ thống nước thô, nước sinh hoạt và nước cứu hỏa..............................................27
2.1.1 Chỉ tiêu nước thô (raw water)..........................................................................27
2.1.2 Chỉ tiêu nước sinh hoạt (potable water)...........................................................28
2.1.3 Bản vẽ và mô tả công nghệ sản xuất nước sinh hoạt........................................28
2.2 Cụm sản xuất nước khử khoáng..............................................................................29


2.2.1 Chất lượng nước khử khoáng...........................................................................29
2.2.2 Bản vẽ và mô tả công nghệ sản xuất nước khử khoáng....................................30
2.3 Cụm sản xuất nước làm mát công nghiệp hay còn gọi là cụm nước sông-nước sạch
làm mát.........................................................................................................................32
2.4 Hệ thống khí nén-Khí điều khiển-Nitơ....................................................................33
2.5 Hệ thống tồn chứa Ammonia và Hệ thống đốt đuốc...............................................34
2.6 Hệ thống xử lý nước thải.........................................................................................36
2.7 Hệ thống phân phối khí nguyên-nhiên liệu.............................................................37
2.8 Hệ thống nước cấp lò hơi và hóa chất lò hơi...........................................................38
2.9 Hệ thống lò hơi phụ trợ...........................................................................................39
2.10 Mạng phân phối hơi (cao, trung, thấp áp) của nhà máy........................................40
Chương 3 CỤM KHÍ NÉN-KHÍ ĐIỀU KHIỂN-NITƠ....................................................42
3.1 Nhiệm vụ của cụm khí nén-Khí điều khiển-Nitơ....................................................42
3.1.1 Khí nén.............................................................................................................42
3.1.2 Khí điều khiển..................................................................................................42
3.1.3 Nitơ..................................................................................................................42
3.2 Sơ đồ tổng quan công nghệ của cụm.......................................................................42
3.3 Hệ thống khí nén-Khí điều khiển............................................................................43
3.3.1 Chỉ tiêu của khí nén & khí điều khiển..............................................................43
3.3.2 Mô tả công nghệ...............................................................................................44
3.4 Hệ thống sản xuất khí Nitơ.....................................................................................45

3.4.1 Chỉ tiêu của khí Nitơ........................................................................................45
3.4.2 Mô tả công nghệ...............................................................................................45
KẾT LUẬN......................................................................................................................51


Danh mục bảng
Bảng 2.1 Chỉ tiêu nước thô...............................................................................................27
Bảng 2.2 Chỉ tiêu nước sinh hoạt......................................................................................28
Bảng 2.3 Chất lượng nước khử khoáng............................................................................30
Bảng 3.1 Chỉ tiêu của khí nén & khí điều khiển...............................................................43
Bảng 3.3 Chỉ tiêu của khí Nitơ..........................................................................................45

1


Danh mục hình ảnh
Hình 1.1 Hình ảnh nhà máy Đạm Cà Mau..........................................................................4
Hình 1.2 Sơ đồ tổ chức nhà máy Đạm Cà Mau...................................................................5
Hình 1.3 Bao bì sản phẩm urea hạt đục của nhà máy Đạm Cà Mau...................................6
Hình 1.4 Sơ đồ khối dòng công nghệ nhà máy Đạm Cà Mau..........................................11
Hình 1.5 Sơ đồ khối phân xưởng ammonia của nhà máy đạm Cà Mau............................12
Hình 1.6 Thiết bị khử lưu huỳnh.......................................................................................13
Hình 1.7 Thiết bị reforming..............................................................................................14
Hình 1.8 Thiết bị chuyển hóa CO thành CO2....................................................................15
Hình 1.9 Sơ đồ cụm tách CO2...........................................................................................16
Hình 1.10 Sơ đồ cụm methane hóa...................................................................................17
Hình 1.11 Sơ đồ cụm tổng hợp amoniac...........................................................................18
Hình 1.12 Sơ đồ khối công nghệ xưởng urea....................................................................19
Hình 1.13 Tháp tổng hợp ureaa cao áp.............................................................................20
Hình 1.14 Thiết bị phân giải và thu hồi cao áp.................................................................21

Hình 1.15 Thiết bị phân giải và thu hồi trung áp...............................................................21
Hình 1.16 Thiết bị phân giải và thu hồi thấp áp................................................................22
Hình 1.17 Thiết bị cô đặc chân không..............................................................................23
Hình 1.18 Sơ đồ dòng công nghệ tạo hạt Urea của TEC...................................................24
Hình 1.19 Tạo hạt tầng sôi................................................................................................24
Hình 1.20 Sơ đồ khối quy trình xưởng sản phẩm..............................................................25
Hình 2.1 Sơ đồ sản xuất nước sinh hoạt............................................................................28
Hình 2.2 Sơ đồ sản xuất nước khử khoáng.......................................................................30
Hình 2.3 Hệ thống bồn chứa ammonia.............................................................................35
Hình 2.5 Hệ thống xử lý nước thải nhiễm NH3.................................................................37
Hình 2.6 Hệ thống phân phối khí tự nhiên........................................................................38
Hình 2.7 Hệ thống lò hơi phụ trợ......................................................................................40
2


Hình 3.1 Sơ đồ sản xuất khí nén và khí điều khiển...........................................................44
Hình 3.2 Sơ đồ sản xuất Nitơ............................................................................................46
Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị hấp phụ Tepsa..............................................................................47
Hình 3.3 Sơ đồ tháp chưng nitơ........................................................................................48
Hình 3.2 Sơ đồ thiết bị giãn nỡ expander..........................................................................49

3


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU
1.1. Lịch sử hình thành
Công ty TNHH MTV Phân bón Dầu khí Cả Mau trực thuộc tập đoàn Dầu khí Việt Nam
sở hữu 100% vốn chính thức thành lập để quản lý và vận hành Nhà máy Đạm Cà Mau
nằm trong khu công nghiệp Khí - Điện - Đạm Cà Mau, thuộc xã Khánh An, huyện U
Minh, tỉnh Cà Mau.

Hình 1.1 Hình ảnh nhà máy Đạm Cà Mau
Ngành nghề kinh doanh chủ yếu của Công ty chủ yếu là sản xuất phân bón và các hợp
chất của Nitơ bao gồm: sản xuất, kinh doanh, tàng trữ, vận chuyển, phân phối và xuất
nhập khẩu phân bón, hóa chất dầu khí.

4


Nhà máy Đạm Cà Mau được khởi công xây dựng vào tháng 07/2008, vốn đầu tư khoảng
900 triệu USD và được hoàn thành vào tháng 02/2012 với công suất 800 nghìn tấn
urê/năm, 468 nghìn tấn ammonia lỏng/năm.
Công nghệ được áp dụng tại Nhà máy Đạm Cà Mau đều là các công nghệ tiên tiến và hiện
đại nhất hiện nay bao gồm:
- Công nghệ sản xuất Ammonia của Haldor Topsoe SA – Đan Mạch và BASF – Đức (cho
công đoạn thu hồi CO2)
- Công nghệ sản xuất Urê của SAIPEM – Italy
- Công nghệ vo viên tạo hạt của TOYO Engineering Corp – Nhật Bản
- Hầu hết các thiết bị chính, quan trọng đều xuất xứ từ EU/G7. Các tiêu chuẩn áp dụng
cho nhà máy là các tiêu chuẩn quốc tế (ASME, API, JIS…) và các tiêu chuẩn bắt buộc về
môi trường và an toàn của Việt Nam tương tự Nhà máy Đạm Phú Mỹ
1.2. Sơ đồ tổ chức

Hình 1.2 Sơ đồ tổ chức nhà máy Đạm Cà Mau
1.3. Nguồn nguyên liệu và sản phẩm

5


Với nguồn nguyên liệu khí được vận chuyển bằng đường ống có đường kính 18 inch từ

mỏ PM3 (khu vực biển chồng lấn Malaysia – Việt Nam) về khu công nghiệp Khánh An,
huyện U Minh, tỉnh Cà Mau.
Sản phẩm của nhà máy Đạm Cà Mau hạt đục với:
-

Hàm lượng Nitơ: lớn hơn 46,3 % khối lượng
Hàm lượng Biureat: nhỏ hơn 0,99 % khối lượng (ít nên giúp giảm bạc màu chai

-

đất)
Hàm lượng nước: nhỏ hơn 0,5 % khối lượng
Hàm lượng formaldehyde (HCHO): nhỏ hơn 0,45%
Kích thước hạt: 2 – 4 mm (lớn hơn 90%), nhỏ hơn 1 mm (nhỏ hơn 1%), tròn đều

-

và rất ít bụi
Độ cứng: 3kg (đối với hạt kích thước 3,15mm) (cao nên giúp hạt đạm không bị vỡ
vụn trong vận chuyển)

Ngoài ra, do hiệu suất làm khô cao độ ẩm thấp nên hạt đạm lâu kết tảng và tăng thời gian
hòa tan trong nước.

Hình 1.3 Bao bì sản phẩm urea hạt đục của nhà máy Đạm Cà Mau
1.4. An toàn lao động
6


1.4.1. Thủ tục an toàn

Tất cả các cá nhân tham gia hoạt động tại Nhà máy Đạm Cà Mau đều được đào tạo, cấp
giấy phép an toàn và phải tuân theo các quy định của Nhà máy về tiêu chuẩn an toàn.
Người chịu trách nhiệm vận hành chính cần phải nắm rõ các quy định về an toàn và chú ý
đến thiết bị bảo vệ con người và sự bảo vệ thiết bị ở nơi họ phụ trách và chịu trách nhiệm.
Các vận hành viên lấy mẫu phân tích phải là người được phép sử dụng đúng các thiết bị
chứa và các thiết bị lấy mẫu.
Một ưu tiên cơ bản quan trọng trong quản lý và hoạt động của phân xưởng là cần phải
trang bị các thiết bị bảo vệ con người, phải xem xét các thủ tục và bất cứ sự cung cấp cần
thiết khác để đạt được sự an toàn trong công việc, trong tất cả các hoạt động liên quan đến
vận hành và bảo dưỡng của phân xưởng phải được chuẩn bị đầy đủ.
Cung cấp thông tin chứa đựng trong các yêu cầu và hướng dẫn chung cho các hoạt động
an toàn.
Thủ tục an toàn phải được hướng dẫn đầy đủ ở đó cho phép tất cả mọi người tham gia vận
hành và bảo dưỡng của thiết bị phải có nhận thức đầy đủ một cách chi tiết về các thủ tục
và quy định về an toàn.
1.4.2. Giấy phép làm việc
Nhìn chung được tổ chức thực hiện cho các hoạt động bảo dưỡng cần thiết trong suốt quá
trình hoạt động bình thường của nhà máy, là nguyên nhân chính dẫn đến một mối nguy
tiềm tàng. Do đó hoạt động này cần được kiểm soát.
Chấp nhận một hệ thống giấy phép làm việc với mục đích xác định rõ khi thực hiện từng
loại công việc:
-

Xác định vị trí công việc, loại thiết bị
Phân chia công việc
Bất cứ chú ý đặc biệt được yêu cầu trong suốt quá trình tiến hành công việc
Người thực hiện công việc phải hiểu rõ các mối nguy đặc biệt của công việc mình thực
hiện và phải được trang bị đầy đủ kiến thức thực hiện công việc.
7

Một giấy phép làm việc thông thường được ban hành bởi một thành viên của nhóm vận
hành, người chịu trách nhiệm sau:
- Cho phép bộ phận thiết bị có thể thực hiện công việc bảo dưỡng
- Chuẩn bị đẩy đủ các biện pháp an toàn khi tiến hành công việc bao gồm tất cả các sự
cô lập cần thiết từ dòng công nghệ, các nguồn phụ trợ
- Thải, vent, drain, trao đổi thiết bị và chắc chắn không có mối nguy nào từ các dòng
công nghệ xung quanh, các chất độc và các chất gây cháy nổ
- Bất cứ các công việc được chuẩn bị khác cần thiết để chắc chắn các diều kiện làm việc
an toàn
- Đặc biệt các chú ý phải được đưa ra liên tục trong suốt quá trình thực hiện công việc.
Ban hành giấy phép làm việc bởi bộ phận vận hành. Do đó cần cung cấp một sự hướng
dẫn rõ ràng ở đó thì an toàn để bắt đầu công việc.
Các giấy phép làm việc cũng cung cấp một phần lưu lại quá trình bảo dưỡng và bất cứ các
hoạt động khác ở đó đang được thực hiện trên thiết bị tại bất cứ thời điểm nào. Khi người
vận hành làm việc theo ca, thông tin này là một phần quan trọng trong quá trình duy trì
chạy liên tục của các thiết bị. Dựa trên loại thiết bị, thường thận trọng duy trì sự kiểm soát
chặt chẽ bằng cách đưa ra các giấy phép làm việc trong một khoảng thời gian giới hạn
định trước. Điều này có nghĩa rằng nếu công việc không hoàn thành trong khoảng thời
gian xác định, tình trạng thiết bị cần được làm rõ nếu có bất kì sự thay đổi nào. Nếu xảy
ra trường hợp này, cần một giấy phép làm việc mới để tiếp tục công việc.
Trong tất cả các trường hợp giấy phép làm việc được mang trở lại đội vận hành bởi đội
bảo dưỡng được xác nhận ở đó công việc đã được thực hiện.
Thủ tục cấp phép làm việc có thể phát triển và cải tiến trên các công việc đặc biệt không
bình thường mà ở đó mối nguy hiểm tiềm ẩn phải được đưa ra xem xét chính xác trước
khi được cho phép bắt đầu thực hiện công việc. Các hoạt động thường quan tâm đến các
trường hợp đặc biệt sau:
- Vào bên trong thiết bị hoặc không gian làm việc chật hẹp tại các hố
- Thêm vào các bước kiểm tra và các sự chú ý sẽ bao gồm các biện pháp phân tích không
khí bên trong thiết bị và cần sử dụng thiết bị bảo vệ, thiết bị thở

8


- Một “giấy phép thực hiện” hay “giấy phép nguội” phải được chuẩn bị và ký bởi người
chịu trách nhiệm về an toàn cho việc đi vào bên trong thiết bị và ghi rõ các chú ý ở đó
phải được đưa ra trong suốt quá trình tiến hành công việc
- Các hoạt động bảo dưỡng bao gồm các công việc hàn hay sử dụng điện ở đó chỉ được sử
dụng trong một thời gian ngắn, một giấy phép dùng lửa hay giấy phép nóng sẽ được
chuẩn bị và ký bởi người chịu trách nhiệm giám sát về an toàn và công nghệ
- Người vận hành và bảo dưỡng phải được đào tạo để hiểu rõ các thủ tục cấp phép và
quản lý khu vực giám sát và kiểm soát các thủ tục để chắc chắn chúng được thực hiện một
cách nghiêm túc.
1.4.3. Sự bảo vệ con người
Thiết bị hỗ trợ thở (mặt nạ chống độc) và các thiết bị bảo vệ mắt (kính bảo vệ),… phải
luôn được sử dụng tuân theo các yêu cầu khi tiếp xúc làm việc với các hóa chất nguy
hiểm hay khi đi vào bên trong các khu vực ở đó các hợp chất nguy hại có thể hiện diện.
Các vòi rửa và các vòi rửa mắt phù hợp, các thiết bị an toàn trước tiên phải ở gần các khu
vực có thể nguy hiểm.
Các hướng vào chính sẽ luôn luôn được giữ sạch và thông thoáng để chắc chắn một lối
thoát an toàn trong trường hợp các mối nguy hiểm bất ngờ xảy ra.
Tất cả những người có liên quan với xưởng vận hành phải quen thuộc với các mối nguy
có thể hiện diện và phải có thể đưa ra các biện pháp phòng chống các mối nguy có thể xảy
ra.
1.4.4. Chuẩn bị công việc bảo dưỡng
Chuẩn bị cho công việc bảo dưỡng được hướng dẫn đầy đủ việc bàn giao phân xưởng và
thiết bị cho bảo dưỡng bao gồm sự chỉ dẫn tại các vị trí xác định.
Sự chỉ dẫn chi tiết của người chịu trách nhiệm trong suốt quá trình bàn giao và các chú ý
an toàn phải được quan sát.
Một bản phác thảo sự chỉ dẫn được đưa ra như sau:

Bàn giao phân xưởng và thiết bị
9


Tất cả các giấy phép làm việc sẽ được xác nhận bởi người chịu trách nhiệm vận hành sau
khi thỏa mãn các yếu tố sau:
- Các đường ống và các bồn bể chứa đã được gia áp
- Sự kết nối với các đường hơi, khí trên các thùng chứa, kết nối đến các phân xưởng khác
và bích mù hay sự cô lập bởi chính các van cô lập với các điểm thải trung gian
- Thiết bị được trao đổi và các điểm thải trên các bơm và các trao đổi nhiệt được tháo ra
và không có dấu vết của khí còn lại ở đó
- Không hiện diện các khi gây cháy nổ
- Cô lập tất cả các bơm và nguồn điện của motor
- Các giấy phép cho các công việc nóng (giấy phép dùng lửa) sẵn sàng được cấp phép bởi
ban quản lý
- Người chịu trách nhiệm vận hành phải chắc chắn:
- Thiết bị bảo dưỡng phải sạch và không tồn tại các khí gây cháy nổ
- Nguồn hơi cần sẵn sàng ngay khi cần
- Làm kín các đường xả thải ra cống rãnh
- Thiết bị được tháo kết nối và các bích mù phải cô lập hoàn toàn với các phân xưởng
khác
Quá trình tháo thiết bị




Trước khi mở bất cứ các phần của thiết bị cần chắc chắn:
Tất cả các chất lỏng chứa đựng bên trong phải được tháo ra
Tất cả các kết nối phải được tháo ra hay lắp bích mù
Thiết bị đã được trao đổi đầy đủ với hơi hay nitơ, các khí cháy nổ phải sạch hoàn

toàn
- Khi vào làm việc bên trong thiết bị, thiết bị cần phải đảm bảo:
 Mở tất cả các manhole để đảm bảo thông thoáng khí
 Nếu sự thông gió tự nhiên không đảm bảo đủ không khí cần thiết, cần có thêm
miệng cung cấp không khí
 Đảm bảo hàm lượng oxy không thấp hơn 19%
 Các thiết bị an toàn và thiết bị thoát hiểm được sử dụng đúng chức năng
 Người vào làm việc bên trong thiết bị cần trang bị đầy đủ quần áo bảo hộ lao động
với mũ cứng và dây đeo an toàn, có sự hỗ trợ từ bên ngoài bởi ít nhất 2 người
1.5. Sơ đồ khối dòng công nghệ Nhà máy Đạm Cà Mau
Nhà máy Đạm Cà Mau bao gồm 4 phân xưởng chính:
10


- Xưởng Phụ trợ: Sản xuất và cung cấp các yếu tố phụ trợ như hơi nước cao áp, khí tự
nhiên, khí nén, khí điều khiển… cho các xưởng công nghệ còn lại.
- Xưởng Ammonia: Sản xuất ammonia và CO2 cung cấp cho xưởng Urê để sản xuất Urê
với nguyên liệu đầu vào là khí tự nhiên.
- Xưởng Urê và Tạo hạt: Tổng hợp Urê từ NH3 lỏng và CO2 khí.
- Xưởng Sản phẩm: Tồn trữ, đóng gói, bảo quản sản phẩm Urê.

Hình 1.4 Sơ đồ khối dòng công nghệ nhà máy Đạm Cà Mau
1.5.1 Xưởng phụ trợ
Xưởng phụ trợ là nơi cung cấp các nguồn phụ trợ cho toàn bộ nhà máy, bao gồm:
- Hệ thống nước thô, nước sinh hoạt và nước cứu hỏa
- Cụm sản xuất nước khử khoáng
- Cụm sản xuất nước làm mát công nghiệp hay còn gọi là cụm nước sông - nước sạch làm
mát
- Hệ thống Khí nén - Khí điều khiển - Nitơ

- Hệ thống tồn chứa Ammonia và Hệ thống đốt đuốc
- Hệ thống xử lý nước thải
- Hệ thống phân phối khí nguyên - nhiên liệu
- Hệ thống nước cấp lò hơi và hóa chất lò hơi
- Hệ thống lò hơi phụ trợ
- Mạng phân phối hơi (cao, trung, thấp áp) của nhà máy
1.5.2 Xưởng ammonia
11


Nhiệm vụ chính của xưởng Ammonia là sản xuất ammonia và CO 2 cung cấp cho xưởng
Urea để sản xuất Urea từ nguồn nguyên liệu khí thiên nhiên. Công suất của xưởng là 1350
tấn ammonia 1 ngày.

Hình 1.5 Sơ đồ khối phân xưởng ammonia của nhà máy đạm Cà Mau
Phân xưởng được thiết kế 8 cụm chính bao gồm:
- Cụm khử lưu huỳnh:
Nhằm khử lưu huỳnh ra khỏi nguồn khí tự nhiên tránh gây ngộ độc xúc tác ở quá trình
reforming bằng cách hydro hóa lưu huỳnh thành H 2S và hấp thụ H2S bằng hydro. Nồng độ
S còn lại trong dòng khí sau khi ra khỏi cụm này < 0.05ppm.

12


Hình 1.6 Thiết bị khử lưu huỳnh
- Cụm Reforming:
Trong cụm reforming, khí đã khử lưu huỳnh được chuyển hóa thành khí tổng hợp nhờ quá
trình reforming xúc tác hỗn hợp khí tự nhiên, hơi nước và không khí. Quá trình reforming
hơi nước có thể được mô tả theo các phản ứng sau đây:
CnH2n+2 + H2O <=> Cn-1H2n + CO + 2H2 – Q (1)

CH4 + 2H2O <=> CO + 3H2 – Q

(2)

CO + H2O <=> CO2 + H2O + Q

(3)

+ Reforming sơ cấp: Dòng khí tự nhiên khử lưu huỳnh phản ứng với hơi nước tạo hỗn
hợp syngas bởi thiết bị phản ứng dạng ống có chứa xúc tác, lượng methane còn lại khoảng
14% được đưa đến thiết bị reforming thứ cấp.
+ Reforming thứ cấp: Dòng khí được bổ sung không khí để điều chỉnh tỷ lệ H 2:N2=3:1.
Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao, áp suất thấp. Hàm lượng methane đi ra khỏi cụm
0.6% mol (khí khô).

13


Hình 1.7 Thiết bị reforming
- Chuyển hóa CO:
CO (cacbon oxit) trong khí công nghệ sau khi ra khỏi cụm reforming được chuyển hóa
thành CO2 theo phản ứng water gas shift sau:
CO + H2O <=> CO2 + H2 + Q

(4)

Cân bằng phản ứng (4) chuyển dịch về phía tạo thành CO2 khi nhiệt độ thấp và có nhiều
hơi nước. Quá trình này gồm 2 giai đoạn: Chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao và chuyển hóa
CO ở nhiệt độ thấp. Ở giai đoạn nhiệt độ cao, tốc độ phản ứng nhanh. Nhưng ở giai đoạn
nhiệt độ thấp, độ chuyển hóa tăng lên, hàm lượng CO ra khỏi cụm đạt 0,3%. Nhiệt độ tối

ưu cho phản ứng phụ thuộc vào hoạt tính của xúc tác và thành phần của hỗn hợp khí.

14


Hình 1.8 Thiết bị chuyển hóa CO thành CO2
- Tách CO2 bằng aMDEA:
Hệ thống tách CO2 bằng dd MDEA 40% và piperazine 3% hoạt hóa hai cấp gồm một dòng
semilean amine và một dòng lean amine ở trên để tách triệt để CO 2 (theo công nghệc của
BASF). Hệ thống bao gồm: một tháp tách CO2 2 cấp, một tháp tách CO2 và 2 bình tách
flash (cao áp và thấp áp). CO 2 được tách ra được chuyển sang xưởng urea. Tại đầu ra của
tháp hấp thụ, hàm lượng CO2 trong khí sẽ giảm xuống thấp hơn 500ppm (khí khô).

15


Hình 1.9 Sơ đồ cụm tách CO2
- Methane hóa:
Quá trình này chuyển hóa các cacbon oxit dư sẽ chuyển hóa thành methane, trong đó
methane đóng vai trò như chất trơ trong quá trình tổng hợp NH 3. Nguyên nhân vì các hợp
chất chứa oxy sẽ gây ngộ độc cho xúc tác tổng hợp ammonia. Các quá trình xảy ra trong
bình methane hóa là những phản ứng ngược của phản ứng reforming:
CO + 3H2 <=> CH4 + H2O + Q

(5)

CO2 + 4H2 <=> CH4 + 2H2O+ Q

(6)

Nhiệt độ thấp, áp suất cao và hàm lượng hơi thấp giúp cho cân bằng hóa học của phản
ứng dịch chuyển sang phía tạo thành methane. Thành phần khí ra khỏi cụm chứa 10ppm
CO và CO2.

16


Hình 1.10 Sơ đồ cụm methane hóa
- Tổng hợp NH3:
Quá trình tổng hợp NH3 theo phản ứng:
3H2+ N2 <=>2NH3 + Q
(7)
Đây là phản ứng thuận nghịch, theo lý thuyết hiệu suất của quá trình là 25% (nhưng thực
tế chỉ có 17%). Áp suất cao và nhiệt độ thấp thuận lợi cho phản ứng (7). Tuy nhiên, nhiệt
độ cao giúp tốc độ phản ứng được tăng lên rất nhiều. Vì thế nhiệt độ được lựa chọn phải
được tính toán giữa cân bằng hóa học trên lý thuyết và tốc độ đạt đến sự cân bằng đó.
Thiết bị có chứa 3 lớp xúc tác, khí tổng hợp sau khi phản ứng được làm lạnh trước khi đi
vào lớp xúc tác tiếp theo. Phần không chuyển hóa sẽ được tuần hoàn ngược lại sau khi đã
tách ammonia thành phẩm dưới dạng lỏng đưa tới xưởng urea, đây là chu trình tổng hợp
kín.

17


Hình 1.11 Sơ đồ cụm tổng hợp amoniac
- Làm lạnh và ngưng tụ ammonia:
Cụm làm lạnh gồm các thiết bị làm lạnh NH 3 tổng hợp (dùng ammonia lỏng làm lạnh) và
bình tách để đưa đến xưởng urea và bồn chứa ammonia.
Ngoài ra còn có cụm thu hồi NH3 và H2 có trong dòng purge gas và off gas có trong quá
trình tổng hợp NH3. Lượng NH3 thu hồi tại các tháp hấp thụ bằng nước bởi tháp hấp thụ

dạng đệm, còn H2 được thu hồi bằng công nghệ màng.
1.5.3 Xưởng urea và tạo hạt
Xưởng urê có khả năng vận hành liên tục 24h một ngày, và 340 ngày trong năm, với công
suất 2385 MTPD, trong vòng 8000h vận hành/năm.
Có thể giảm tỷ lệ (turn down ratio) từ 50 tới 100% công suất thiết kế phụ thuộc vào điều
kiện đặc biệt của quá trình vận hành phân xưởng.

18


Hình 1.12 Sơ đồ khối công nghệ xưởng urea
Quá trình này được đặc trưng bởi việc vận hành cụm tổng hợp ở áp suất khoảng 15.6
MPa(G), với tỷ lệ NH3/CO2 trong thiết bị phản ứng khoảng 3.1 ~ 3.6. Điều này cho phép
độ chuyển hóa của CO2 trong tháp phản ứng đạt 60 ~ 63%, cũng nhờ vào các đĩa lỗ ngăn
chặn dòng chảy ngược và thúc đẩy hấp thụ khí vào lỏng. Có hai loại phản ứng xảy ra
đồng thời trong thiết bị tổng hợp urê:
2NH3 + CO2 ↔ NH2COONH4 (cacbamat) + 32560 kcal/kmol (0.1013 MPa; 250C) (8)
NH2COONH4 ↔ NH2CONH2 + H2O (urê) – 4200 kcal/kmol (0.1013 MPa; 250C) (9)
Phản ứng (8) tỏa nhiệt mạnh, phản ứng (9) thu nhiệt nhẹ và xảy ra trong pha lỏng ở tốc độ
thấp.

19


Hình 1.13 Tháp tổng hợp ureaa cao áp
Tiếp sau quá trình tổng hợp là quá trình phân hủy (và thu hồi) những chất chưa được
chuyển hóa được tiến hành theo ba công đoạn: Phân hủy cao áp trong thiết bị Stripper,
phân hủy trung áp trong thiết bị phân hủy trung áp, phân hủy thấp áp trong thiết bị phân
hủy thấp áp. Các phản ứng phân hủy là phản ứng ngược lại của phản ứng (8):
NH2COONH4 ↔ 2NH3 + CO2 (- Q)

Từ phương trình phản ứng có thể thấy phản ứng được thúc đẩy nhờ sự giảm áp suất và gia
nhiệt. Dịch urê ra khỏi thiết bị tổng hợp đi vào thiết bị stripper dưới áp suất tương đương.
Tại đây phần cacbarmat không chuyển hóa thành urê sẽ được phân hủy, nhờ tác dụng
stripping của NH3 mà hiệu suất tổng thể của cụm tổng hợp cao áp đối với CO 2 đạt khoảng
80 – 85%.

20


Hình 1.14 Thiết bị phân giải và thu hồi cao áp

Hình 1.15 Thiết bị phân giải và thu hồi trung áp

21