báo cáo thực tập nhà máy Đạm phú mỹ
TRANSCRIPT
Company
LOGO
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆPĐỀ TÀI
“TÌM HIỂU DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG AMONINHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ”
Sinh viên thực hiện : Võ Trọng An
Đỗ Ngọc Anh
Lớp : 09H5
NỘI DUNG BÁO CÁO
Công đoạn methan hóa
Công đoạn khử CO2
Công đoạn chuyển hóa CO
Công đoạn Reforming
Công đoạn khử lưu huỳnh
Công đoạn tổng hợp NH3
2
GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
Đơn vị thành viên của Tập đoàn Dầu
khí Việt Nam
Vốn điều lệ: 3800 tỷ đồng
Tổng diện tích là 63 ha
Đưa vào hoạt động năm 2004
Sản lượng: 800.000 tấn urea/năm
3
NGUỒN NGUYÊN LIỆU CỦA NHÀ MÁY
Nguồn nguyên liệu: khí thương phẩm từ Nhà máy Chế
biến khí Dinh CốĐặc tính và thành phần khí:
Nhiệt độ: 18 – 36 oC.Áp suất: 40 bar.Trọng lượng phân tử: 18,68 g/mol.Thành phần:
C1 = 77,66%
C2 = 7,38%
C3 = 3,53%
C4+ = 2,01%
CO2 = 8,00%
N2 = 1,42% 4
Nguồn Nitơ: Khí Nitơ (N2) được lấy từ không khí
Nguồn Hydro: Khí Hydro được tạo ra nhờ phản ứng
Reforming khí thiên nhiên bằng hơi nước nguyên liệu
Nguồn CO2: Khí CO2 là nguyên liệu để tổng hợp Urê,
được điều chế từ công đoạn Reforming khí thiên
nhiên.
5
CÁC LOẠI SẢN PHẨM
Sản phẩm chính- Urea:
Công suất: 800.000 tấn/năm.
Cỡ hạt: 1,4 – 2,8 mm
Hàm lượng N: >46,3%.
Độ ẩm: <0,4%.
Hàm lượng biuret <1%.
CÁC LOẠI SẢN PHẨM
Sản phẩm phụ Ammonia:
Ammonia chủ yếu dùng để
tổng hợp Urea, lượng thừa
ra được đưa về bồn chứa.
Công suất 10.000 tấn/năm.
6
GIỚI THIỆU PHÂN XƯỞNG AMMONIA
Mục đích:Cung cấp NH3 cho phân xưởng UrêCung cấp CO2 cho phân xưởng UrêSản xuất NH3 thương mại đưa vào bể chứa
Phân xưởng Ammonia vận hành theo công nghệ Haldor Topsoe, với công suất 10.000 tấn/năm.
SƠ ĐỒ KHỐI XƯỞNG AMMONIA 8
9
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆCụm xử lý lưu huỳnh
Cụm chuyển hóa KTN CO, CO2, H2
Cụm chuyển hóa CO ở t0 cao và thấp
Cụm tách CO2
Cụm Metan hóa
Chu trình tổng hợp Amoniac
10
HDS & REFORMING
HYĐRO HÓAR-2001
HẤP THỤ H2S R-2002 A/B
REFORMING SƠ CẤPH-2001REFORMING
THỨ CẤP R-2003
QUÁ TRÌNH HDS
Mục đích: Phần lớn khí thiên nhiên có chứa một lượng nhỏ lưu huỳnh mà xúc tác dùng cho công nghệ reforming bằng hơi nước, xúc tác quá trình chuyển hóa CO nhạy cảm với hợp chất chứa lưu huỳnh
Khí sau khi qua xử lý HDS có hàm lượng lưu huỳnh <0,05% Các phản ứng xảy ra:
Trong thiết bị Hydro hóa R-201 :RSH + H2 → RH + H2S
R1SSR2 + 2H2 → R1H + R2H + H2S
R1SR2 + 2H2 → R1H + R2H + H2S
(CH)4S + H2 → C4H10 + H2S
COS + H2 → CO + H2S
Trong thiết bị hấp thụ H2S R-202 A/B :
ZnO + H2S → ZnS + H2O
ZnO + COS → ZnS + CO2
11
Xúc tác CoMoSx
Xúc tác TK-550/TK-250 thường được cung cấp ở dạng oxit, có hoạt tính thấp. Sau đó nó được hoạt hóa bằng sunfit hóa CoO và MoO3 tạo CoMoSx:
CoO/MoO3 + S => CoMoSx
www.themegallery.com
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác: nồng độ H2, nhiệt độ, hàm lượng S trong nguyên liệu
Khống chế hàm lượng CO, CO2 trong nguyên liệu
• CO2 + H2/H2S CO/COS + H2O
• CO CO2 + C (muội than)
Quá trình hấp phụ H2S
Kp(T) = PH2S / PH2O = 2,610-5 tại 4000C
Trong trường hợp có CO2 trong khí nguyên liệu, có thể ảnh hưởng đến hoạt động của kẽm oxid. Khí H2 recycle sẽ phản ứng với CO2 và hình thành nước:
H2 + CO2 CO + H2O
Hơi công nghệ không nên để mang vào trong TBPW, oxit kẽm sẽ bị hydrat hóa và nó không thể tái sinh trở lại ZnO trong thiết bị phản ứng.
Nhiệt độ hấp phụ tối ưu: 370 – 380oC 2 tháp hấp phụ đặt nối tiếp
www.themegallery.com
QUÁ TRÌNH REFORMING
Quá trình gồm hai giai đoạn : Reforming sơ cấp và thứ cấp.
Các phản ứng xảy ra:
CnH2n+2 + 2H2O Cn-1H2n + CO2 + 3H2 – Q (1)
CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 – Q (2)
CO2 + H2 CO + H2O + Q (3)
Quá trình reforming sơ cấp :
Nguyên liệu của quá trình reforming là khí đã được khử S và
dòng hơi nước
Dòng khí trước khi vào thiết bị phản ứng :
Nhiệt độ : 5200C
Áp suất : 34,3 barg 15
16
QUÁ TRÌNH REFORMING
Reforming sơ cấp
H-2001
Khí nhiên liệu (Khí đốt)
Chuyển hóa COKhí công nghệ
Hơi nước Reforming
thứ cấp
R-2003
Không khí
REFORMING SƠ CẤPTin : 535 ºCPin : 34.8 bargTout : 783 ºCPout : 30.9 bargHơi nước/carbon: 3Xúc tác : NiCH4 : 14.8 mol%
REFORMING THỨ CẤPTout 966 ºCPout : 30.4 bargXúc tác: NiCH4 : 0.6 mol%Air: 21%O2 , 79%N2
Mục đích: Sản xuất khí tổng hợp.
PHẢN ỨNG QUÁ TRÌNH CnH2n+2 + H2O Cn-1H2n + CO2 + 3H2 – Q
CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 - Q
CO2 + H2 CO + H2O – Q
Nhiệt cần cho PƯ 3 << nhiệt cần cho PƯ 1, 2
QUÁ TRÌNH REFORMING
Refomer sơ cấp: nhiệt được cấp gián tiếp từ lò đốt (480 béc đốt, xếp thành 6 hàng), nguyên liệu được đưa vào 180 ống chứa xúc tác
Reformer thứ cấp: nhiệt được cấp trực tiếp bằng cách đốt khí công nghệ.
Xúc tác: Ni
Khí công nghệ đi ra có nhiệt độ cao (958oC) được tận dụng nhiệt để sản xuất hơi nước quá nhiệt
www.themegallery.com
18
CHUYỂN HÓA CO, TÁCH CO2 & METHANE HÓA
CHUYỂN HÓA CO Ở NHIỆT ĐỘ CAO
R-2004
CHUYỂN HÓA CO Ở NHIỆT ĐỘ THẤP
R-2005 METHANE HÓA
TÁCH CO2
CHUYỂN HÓA CO
Mục đích: Chuyển hóa khí CO trong nguyên liệu
thành CO2 để cung cấp cho quá trình tổng hợp Urea
Chuyển hóa CO thành CO2 bằng hơi nước:
CO + H2O CO2 + H2 + Q
19
www.themegallery.com
- Chuyển hóa nhiệt độ cao R204 (nguyên liệu vào: 360oC)
- Chuyển hóa nhiệt độ thấp R205 (nguyên liệu vào: 190oC –
trên nhiệt độ điểm sương 15 – 20oC)
-Hàm lượng CO trước: 13,26% mol
-Hàm lượng CO sau: 0,23% mol
22
CÔNG ĐOẠN TÁCH CO2
Tháp hấp thụ CO2
Dung môi MDEA giàu
Tháp tái sinh CO2
Dung môi MDEA nghèo
Khí công nghệ
Khí đã loại CO2 Khí CO2 đi tổng hợp Urê
Dm
MD
EA
sạc
h
Dm
MD
EA
bẩn
MỤC ĐÍCH: Tách CO2 cung cấp cho xưởng Urê.
Dung môi hấp thụ: MDEA 40 wt.% MDEA + 3 wt.%
piperazine tăng độ truyền khối CO2
MDEA reaction: R3N + CO2 + H2O R3NH+ + HCO3-
Piperazine reaction: 2R2NH + CO2 R2NH2+ + R2NCOO-
QUÁ TRÌNH TÁCH CO2
Mục đích: Loại bỏ các hợp chất chứa Oxy như
H2O, CO2 là các chất gây ngộ độc đến xúc tác trong
thiết bị tổng hợp Ammonia. Mặt khác một lượng nhỏ
CO2 với sự có mặt nước sẽ gây ăn mòn. Vì vậy cần
loại bỏ CO2 và H2O đến nồng độ cho phép: [CO2]
<500 ppm
Phương pháp sử dụng là hấp thụ hóa học dùng
dung môi MDEA 40 %m và 3% Piperazine. MDEA là
chất hấp thụ CO2 còn Piperazine tăng tốc độ truyền
khối CO2 từ pha khí sang pha lỏng.SƠ ĐỒ CỤM THIẾT BỊ HẤP THỤ CO2 BẰNG MDEA 23
Sơ đồ công nghệ bao gồm 1 tháp hấp thụ 2 cấp, 1 tháp giải
hấp 2 cấp, 2 bình tách
- Bình tách áp cao: tách sơ bộ các khí trơ hòa tan
- Bình tách áp thấp: tách phần lớn CO2
Làm tinh khiết CO2 qua phân xưởng Urea
Tháp hấp thụ 2 cấp
- Tầng trên: dung môi thuần
- Tầng dưới: dung môi bán thuần
Company Logo
www.themegallery.com
25
CÔNG ĐOẠN MÊTAN HÓA
Tháp mêtanHóa
R-3001
Tháp tách khí Lần cuốiV-3011
Khí đã loại CO2 Khí đi tổng hợp amôniăc
condensate
MỤC ĐÍCH: Chuyển hóa CO, CO2 CH4
Khí sau khi qua công đoạn chuyển hóa CO và tách CO2 vẫn còn một lượng nhỏ CO, CO2 gây ngộ độc xúc tác cho thiết bị tổng hợp NH3.
XÚC TÁC & PHẢN ỨNG QUÁ TRÌNH:Công đoạn cuối làm sạch khí.Xúc tác : NiPhản ứng ngược của quá trình reforming
CO + 3H2 CH4 + H2O + Q CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + Q
METHANATIONXúc tác : Ni Nhiệt độ : 300 ºCÁp suất : 26.6 barg
26
TỔNG HỢP AMONIAC
Xúc tác & phản ứng: Chất xúc tác: KM1/KM1R P = 137 – 152 barg, nhiệt độ T = 390 - 4940C
Phản ứng hóa học (Chemical reaction)3H2 + N2 2NH3 + Q
Hiệu suất chuyển hóa đạt khoảng 25% Tỷ lệ mol H2/N2 = 3
TỔNG HỢP AMONIAC
Phản ứng
3 H2 + N2 2 NH3 + Q
Độ chuyển hóa: 25%
Tỷ lệ H2/N2 vào TBPW: 3/1
Điều kiện PƯ: 136 barg, 400 – 500oC
www.themegallery.com
Mục đích: Thu hồi lượng ammonia trong khí phóng không và
các khí off-gas thấp áp khác
Dung dịch ammonia 99% lỏng
Hệ thống bao gồm
- 2 tháp hấp thụ bằng dung dịch nghèo NH3
- 1 tháp chưng cất để thu hồi NH3
Company Logo
www.themegallery.com
Phân xưởng ammonia có 3 mạng hơi chính:
- Dòng hơi cao áp ở p = 108 barg và T = 5100C: dòng hơi này đi sản xuất hơi trung áp, thấp áp và chạy tuabin E401.
- Dòng trung áp ở p = 38,2 barg và T = 3700C: dòng hơi của mạng này được sử dụng trong 2 thiết bị reforming H201, H202 và F553.
- Dòng hơi thấp áp ở P = 3.4barg và T = 2000C: thu hồi hydrogen.
Hệ thống mạng hơi