Báo cáo kiến tập ngành công nghệ hóa đề tài tìm hiểu về quy trình và thiết bị sản xuất amoniac; phân đạm urê; gạch men

Là sinh viên năm thứ 2 chuyên ngành công nghệ hóa phân tích, chúng em đãđược học khá nhiều kiến thức về các quá trình hóa học,các thiết bị phục vụ chocông nghệ hóa chất,chính vì vậy đợt

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

- -BÁO CÁO KIẾN TẬP NGÀNH CÔNG NGHỆ HÓA

Đề tài: Tìm hiểu về quy trình và thiết bị sản xuất: amoniac; phân đạm urê; gạch men.

Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN MẠNH

NGUYỄN XUÂN HUY NGUYỄN MẠNH HÀ NGUYỄN VĂN HOÀN Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HÀ

Mã sinh viên: 2018601935

Lớp: CNH1-K13

Hà Nội, 25/12/2019

LỜI MỞ ĐẦU

Với mỗi một sinh viên chuyên ngành kỹ thuật nói chung và đặc biệt là sinhviên chuyên ngành công nghệ hóa vô cơ nói riêng việc tích lũy kiến thức qua cácgiáo trình, các bài giảng trên lớp là rất quan trọng và cần thiết, tuy nhiên nếu chúng

ta không được thực hành và tìm hiểu về ứng dụng của những kiến thức đó trongcuộc sống và sản suất thì những kiến thức thu thập được không thể hoàn hảo

Là sinh viên năm thứ 2 chuyên ngành công nghệ hóa phân tích, chúng em đãđược học khá nhiều kiến thức về các quá trình hóa học,các thiết bị phục vụ chocông nghệ hóa chất,chính vì vậy đợt kiến tập tại nhà máy phân đạm và hóa chất HàBắc lần này là một cơ hội rất tốt cho em củng cố, kiểm tra lại vốn kiến thức củamình, được tiếp xúc trực tiếp với các thiết bị máy móc, đồng thời phát huy sự hăngsay học tập và nghiên cứu trong em

Mặc dù thời gian kiến tập còn hạn chế nhưng đợt kiến tập này đã để lại trong

em nhiều bài học bổ ích Nhà máy phân đạm và hóa chất Hà Bắc là một nhà máylớn, có rất nhiều thiết bị máy móc có liên quan đến chuyên ngành đã học, có thờigian phát triển lâu dài, quy mô tổ chức khoa học và có tầm ảnh hưởng lớn trên cảnước, chính vì vậy kiến tập ở đây ngoài các kiến thức bổ ích em còn học đượcnhiều về tác phong công nghiệp, phương pháp làm việc khoa học và chuyên mônhóa cao Nhà máy

Sau đây là bản báo cáo sơ lược về quy trình chung của nhà máy mà em tìmhiểu được.Vì thời gian thực tập hạn chế nên những gì em tìm hiểu được cũng cònrất hạn chế, mong thầy, cô giáo xem và cho ý kiến đánh giá để em nhận ra nhữngkhiếm khuyết của mình

Chương I: Nhà máy Phân đạm và Hóa Chất Hà Bắc

1 Giới thiệu về cơ sở kiến tập

Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy

Nhà máy Phân đạm Hà Bắc (Công Ty Phân đạm và Hóa Chất Hà Bắc hiện nay) được nhà nước Việt Nam phê chuẩn thiết kế xây dựng ngày 20/7/1959 Quý I năm 1960, bắt đầu khởi công xây dựng Nhà máy Phân đạm và Hóa Chất Hà Bắc Ngày 18/02/1961 đổ mẻ bê tông đầu tiên xây dựng công trình Trong quá trình xây dựng, ngày 03/01/1963, đồng chí Phạm Văn Đồng lúc ấy bấy giờ là Thủ tướng Chính phủ đã về thăm công trình xây dựng

Nhà máy Phân đạm và Hóa Chất Hà Bắc được nhà nước Trung Quốc giúpxây dựng bằng sự viện trợ không hoàn lại Toàn bộ máy móc thiết bị đều được chếtạo từ Trung Quốc và được đưa sang Việt Nam Theo thiết kế ban đầu Nhà máybao gồm 3 khu vực chính:

1 Xưởng nhiệt điện : công suất thiết kế 12.000kW

2 Xưởng hóa : công suất thiết kế 100.000 tấn Urê/năm

3 Xưởng cơ khí : công suất thiết kế 6.000 tấn/năm

Ngoài ra còn một số Phân xưởng phụ trợ khác, xong chủ đạo vẫn là sản xuấtphân đạm

Ngày 03/02/1965 khánh thành xưởng nhiệt điện

Ngày 19/05/1965 phân xưởng tạo khí đốt thử than thành công

Ngày 01/06/1965 xưởng cơ khí (nay là công ty Cơ Khí Hóa Chất Hà Bắc) đivào sản xuất Dự định ngày 02/09/1965 khánh thành nhà máy chuẩn bị đưa vào sảnxuất Song do chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ, ngày 20/08/1965, chính phủ

đã quết định ngừng sản xuất, chuyển xưỏng nhiệt điện thành nhà máy nhiệt điện(trực thuộc Sở Điện lực Hà Bắc) kiên cường bám trụ sản xuất và cung cấp điện lênlưới Quốc gia Chuyển xưởng Cơ khí thành Nhà máy Cơ khí sơ tán về Yên Thếtiếp tục sản xuất phục vụ kinh tế và quốc phòng Thiết bị xưởng Hóa dược tháo dỡ

và sơ tán sang Trung Quốc

Ngày 01/03/1973 Thủ tướng Chính phủ quết định khởi công khôi phục Nhà

chuyển sang sản xuất Urê (NH2)2CO có chứa 46,6% Nito với công suất từ 60.000

Ngày 01/05/1975 Chính phủ quết định hợp nhất Nhà máy Nhiệt Điện, Nhàmáy Cơ khí, Xưởng Hóa thành Nhà máy Phân đạm và Hóa Chất Hà Bắc trựcthuộc Tổng cục Hóa chất

Tháng 06/1975 việc xây dựng và lắp máy cơ bản hoàn thành; đã tiến hành thửmáy đơn động, liên động và thử máy hóa công

 Ngày 12/12/1975 : sản xuất ra bao đạm đầu tiên

 Ngày 30/10/1977 đồng chí Đỗ Mười Phó Thủ tướng Chính phủ, cắt băngkhánh thành Nhà máy Phân đạm Hà Bắc

Năm 1977 : Chuyên gia Trung Quốc về nước, Công Ty phải tự chạy máy Trong những năm từ 1977 – 1990 sản lượng Urê thấp Sản lượng năm thấpnhất là 9,890 tấn Urê (năm 1981)

Tháng 10/1988, nhà máy đổi tên thành Xí nghiệp liên hiệp Phân đạm và HóaChất Hà Bắc theo quết định số 445/HB-TCCB TLĐT ngày 07/10/1988 của tổngcục Hóa Chất với phương thức hoạch toán kinh doanh XHCN theo cơ chế sản xuấthàng hóa

Từ 1991 đến nay, cùng với việc tăng cường quản lý, XN đã nối lại quan hệvới Trung Quốc, từng bước cải tạo thiết bị công nghệ, sản lượng Urê liên tục vượtcông suất thiết kế ban đầu

Sản lượng Urê qua các năm :

Ngày 23/9/1999 chính phủ 2 nước Việt Nam - Trung Quốc đã ký hợp đồngcải tạo kỹ thuật dây chuyền sản xuất điện – đạm, nâng công suất phát điện lên

với tổng đầu tư là khoảng 35 triệu USD Đến nay công việc đang bước vào giaiđoạn hoàn chỉnh Đang làm công tác chuẩn bị chạy máy khảo nghiệm đánh giá vàbàn giao

2 Lưu trình nhà máy

Với đặc điểm công nghệ sản xuất Ure ở Công ty Phân đạm và Hóa chất HàBắc đi từ khí hóa than nguyên liệu rắn, quá trình khí hóa ở khâu tạo khí sử dụngnguyên liệu chính là than cục, hơi nước và không khí Theo thiết kế, công nghệ

được cấp từ Nhà máy Nhiệt điện tới, không khí được quạt thổi vào, đi qua tầng

Xưởng tạo khí

Tổng hợpUre

Ure (NH2)2COKhử H2S thấp áp

theo tỉ lệ 3:1 làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3 Vì vậy hỗn hợp khí than

ẩm cần được làm sạch bụi (nhờ công đoạn rửa khí than và lọc bụi bằng điện), khí

đoạn này, khí than ẩm được qua hệ thống quạt để nâng áp suất đi vào tháp khử

sau khi ra khỏi tháp hàm lượng H2S giảm xuống còn <150 mg/m3 , được đưa vào

đưa đi tái sinh và quay trở lại tháp hấp thụ, bột lưu huỳnh được thu lại để chế sảnphẩm phụ là lưu huỳnh rắn

6 cấp để thực hiện quá trình nén nâng áp, khí than ra ở đoạn III có áp suất 2,1 MPa,

vụ dùng hơi nước cao áp để chuyển hóa hầu hết khí CO có trong khí than ẩm thành

CO2 và H2 nhờ hệ xúc tác Co-Mo Khí sau khi chuyển hóa được gọi là khí biến đổi,

dung dịch keo tananh để hấp thụ nhưng áp suất cao hơn

Sau khi khử H2S trung áp, khí biến đổi được tiếp tục đi khử CO2 bằng dung

đoạn IV của máy nén, nén đến áp suất 12,5 MPa, đưa sang công đoạn tinh chế vilượng bằng dung dịch amoniac acetat đồng và dung dịch kiềm Do quá trình tổnghợp NH3 đòi hỏi hàm lượng các chất gây ngộ độc xúc tác như: CO, CO2, H2S và O2

là nhỏ nhất, vì vậy công đoạn này sử dụng dung dịch đồng và dung dịch kiềm

CO và CO2 rất nhỏ, dưới 20PPm được gọi là khí tinh luyện sẽ được đưa đi tổnghợp NH3.

Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu là H2 và N2 tỉ lệ 3:1 vào đoạn IV máy

xảy ra hản ứng tổng hợp:

NH3 hình thành ở trạng thái khí, sau khi qua làm lạnh, ngưng tụ, phân ly sẽ

cầu

cùng với khí CO2 từ quá trình khử CO2 trong khí biến đổi cũng bị nén đến 20 MPa

MPa, xảy ra phản ứng tổng hợp ure:

2NH3 + CO2  (NH2)2CO + H2O + Q

Thực chất phản ứng tiến hành qua 2 giai đoạn rất nhanh:

-Giai đoạn tạo dịch cacbamat:

4NH3 + CO2 +H2O  2NH4COONH2 + 38.000 kcal/kmol

-Giai đoạn dịch cacbamat tách nước tạo thành ure:

NH4COONH2  (NH2)2CO + H2O + 6.800 kcal/kmol

Hiệu suất phản ứng khoảng 65÷68%

Quá trình tổng hợp ure mang tính tuần hoàn toàn bộ: toàn bộ NH3 và CO2 dưchưa phản ứng được đưa trở lại đầu hệ thống Dịch phản ứng (dịch cacbamat

chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp, đồng thời nồng độ ure cũng tăng lên(99,8%) và được đưa vào tháp tạo hạt Nhờ lực ly tâm của vòi phun, dòng ure bịcắt ngang và rơi xuống được tạo thành các hạt Quạt gió đặt trên đỉnh tháp hút giólàm nguội hạt ure trong quá trình rơi Hạt ure rơi xuống phễu ở đáy tháp qua hệthống băng tải được tiếp tục làm nguội rồi đến công đoạn đóng bao thành phẩm rồichuyển vào kho

3 Các phân xưởng trong nhà máy

3.1 Xưởng tạo khí

3.1.1 Mục đích ý nghĩa của phân xưởng

Chế khí nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3 Phân xưởng bao gồm cácthiết bị sau:

 Thiết bị lò tạo khí

 Thiết bị lọc bụi điện

 Thiết bị bơm dầu cao áp

 Thiết bị nước tuần hoàn

 Thiết bị thu hồi khí thổi gió

3.1.2 Quá trình

Giai đoạn thổi gió:

Giai đoạn này có tác dụng tăng nhiệt cho lò khí hóa Nguồn không khí cấpcho quá trình thổi gió được quạt hút thổi về hệ thống đường ống chung và đưa vào

từ đáy lò phát sinh khí than Không khí đi qua các tầng than nóng đỏ thực hiện cácphản ứng cháy của Cacbon tích nhiệt cho lò:

C + O2  CO2 + Q

Khí hình thành (còn gọi là khí đổi gió) ra khỏi đỉnh lò phát sinh khí than nhờ

hệ thống ống dẫn đưa sang đáy lò đốt và thực hiện nhả nhiệt cho tầng gạch chịu lửa

để tích lại nhiệt trong lò đồng thời phối hợp với lượng không khí lần hai để đốt COnhằm mục đích thu hồi nhiệt tránh ô nhiễm môi trường

CO + O2  CO2 + QKhí sau đó được dẫn tiếp qua lò hơi nhiệt thừa theo hướng từ trên xuống đểthu hồi nhiệt lượng và tách một phần bụi bị cuốn theo, rồi qua van ống khói phóngkhông ra ngoài hoặc đưa đi thu hồi khí đổi gió qua van thu hồi

Thành phần khí thổi gió gồm:

Để tận dụng lượng CO còn lại này khí đổi gió được đưa sang cương vị thuhồi để sản xuất hơi nước 13at Khí thổi gió của 10 hệ thống lò (thực tế chỉ thu hồigió của 6 trong số 8 lò hoạt động, do công suất xử lý cua nhà máy chưa đủ để xử lýhết tất cả) được đưa vào đường ống dẫn khí chung Qua thiết bị cyclon tách bụi sau

đó qua hệ thống caloriphe Tại đây khí thổi gió được hòa trộn với không khí thựchiện các phản ứng cháy Nhiệt tỏa ra được tận dụng để cấp nhiệt cho nước trongquá trình hóa hơi sản xuất ra hơi nước 13at Hơi nước 13at tạo ra được tuần hoàntrở lại hệ thống ống dẫn hơi nước chung để cung cấp hơi nước cho các giai đoạnsau

 Giai đoạn thổi lên lần 1:

lưu lượng kế cấp sang khu lò đốt qua bộ phận giảm áp P109 và cấp cho các lò với

C +H2O  CO2 + H2 – QNgoài ra còn có các phản ứng phụ sau:

C + 2H2  CH4 + Q

CO + 3H2  CH4 + H2O + Q

CO2 + 4H2  CH4 + H2O + Q

S + H2  H2SKhí than ẩm hình thành qua đỉnh lò phát sinh khí than đưa sang lò đốt vớithành phần:

N2: 17% - 21% H2S: 1000 – 1500 mg/m3

Tại lò đốt khí than ẩm được loại bỏ một phần bụi và đưa tiếp sang lò hơinhiệt thừa Khí than ẩm được làm nguội để thu hồi nhiệt lượng tận dụng cho quátrình sản xuất hơi nước Khí than ẩm theo đường ống chung về van ba ngả rồi vàothủy phong túi rửa Khí vào túi rửa được sục hơi nước để làm nguội đồng thời táchthêm một lượng bụi Sau khi ra khỏi thủy phong túi rửa thì được dẫn vào đườngống dẫn khí than ẩm chung, để qua tháp rửa đệm Khí đi từ dưới lên được làm lạnhtrực tiếp từ nước dội từ trên xuống Khí ra khỏi tháp rửa đệm đã tương đối sạch,được dẫn qua hai tháp rửa nhỏ hơn (tháp rửa kiểu xoáy) để tách nốt lượng bụi cònlại

Khí than ẩm ra khỏi tháp rửa 2 qua thủy phong cửa vào két khí rồi dẫn vàokét khí Tại đây khí than ẩm của 10 hệ thống lò được hòa trộn với nhau Khí thansau đó được đưa sang thiết bị lọc bụi điện một cách triệt để (lọc sạch những hạt bụirất nhỏ và các tạp chất cơ học bị khí kéo theo)

 Giai đoạn thổi xuống:

Giai đoạn này có tác dụng tránh hiện tượng tần lửa dịch lên gây hiện tượng

xi bám vào thành lò

Giai đoạn này chủ yếu dùng hơi nước Hơi nước đi vào lò đốt từ đỉnh lò đểtận dụng lượng nhiệt có sẵn trong lò Khí ra khỏi đáy lò đốt đã vào đỉnh lò phátsinh đi từ trên xuống của các tầng than: tầng sấy, tầng chưng, tầng khí hóa, cuốicùng là tầng xỉ để thực hiện phản ứng khí hóa Khí hình thành ra ở đáy lò phát sinhqua van 3 ngả dẫn vào thủy phong túi rửa sang đường ống chung để vào tháp rửa;thực hiện quá trình rửa làm sạch và tách bụi cho khí than

 Giai đoạn thổi lên lần 2:

Sau giai đoạn thổi xuống khí than còn lưu lại ở đáy lò trong tầng xỉ và trongđường ống phía đáy lò Giai đoạn này dùng hỗn hợp không khí và hơi nước thổilên để lấy hết lượng khí than ẩm còn lại để đảm bảo an toàn trước khi vào giaiđoạn thổi gió tiếp theo Lưu trình của giai đoạn này giống giai đoạn thổi lên lần 1nhưng ngắn hơn

 Giai đoạn thổi sạch:

Để tận dụng triệt để lượng khí than ẩm lưu lại trong thiết bị và đảm bảo antoàn cháy nổ người ta dùng không khí thổi lên để thổi sạch toàn bộ lượng khí than

ẩm còn lại trong thiết bị

Lưu trình của giai đoạn này giống giai đoạn thổi gió nhưng van ống khói vàvan tuần hoàn khí thổi gió được đóng lại Khí than ẩm được thu hồi tập trung vềđường ống chung qua hệ thống tháp rửa, két khí, lọc bụi điện rồi dẫn sang xưởngtổng hợp NH3.

_Mũ gió bằng gang, cao 1400mm

Có tác dụng: phân phối đều không khí cho tầng khí than Loại cũ có hình bảo

tích thông gió là 1,5m2

_Ghi lò: có 2 loại

+Loại cũ có cơ cấu truyền động bằng giảm tốc hành tinh

+Loại mới có cơ cấu truyền động bằng giảm tốc kiểu biến tần

_Mâm tro: đỡ toàn bộ trọng lượng tầng tro xỉ và tầng nhiên liệu

+Loại cũ: trên mâm tro cố định 4 thanh gạt tro hình lưỡi liềm gọi là

gờ đẩy tro

+Loại mới: có 2 thanh gạt tro xuống phễu tro

_Phễu tro: có tác dụng chứa xỉ, định kì tháo ra

_Thăm than: có tác dụng gạt than từ mâm tro xuống phễu tro

_Thanh gạt: có tác dụng than từ mâm tro xuống phễu tro

3.1.3.2.Lò đốt 105.

Tác dụng:

_Thu hồi nhiệt khí gió thổi lên

_Đốt triệt để CO, H2 trong khi gió thổi lên

_Trừ nhiệt nhằm gia nhiệt cho hỗn hợp hơi nước ở giai đoạn chế khí thổixuống

_Loại bỏ một phần bụi trong không khí thổi gió và khí than ẩm thổi lênCấu tạo:

_Đường ông khí vào cắm sâu ngập trong nước 70mm

_Đường kính túi rửa 3000mm

_Dung tích 15m3

Tác dụng: không cho khí than ẩm ở sau túi rửa đi ngược trở lại lò khí hóa gây

nổ Đồng thời làm lạnh và rửa sơ bộ khí than ra lò trước khi vào tháp rửa

3.1.3.4.Thiết bị lò hơi nhiệt thừa 106

Cấu tạo: hình trụ tròn, 2 mặt trên và dưới có gắn 2 mặt sàng để lồng ống trùm

∅ống= 76×3; ∅lò=2300; H ống=6000; H lò=11714; F TN=480m2

Tác dụng: thu hồi nhiệt lượng của khí thổi gió và khí than ẩm thổi lên để sảnxuất hơi nước Làm nguội khí thổi gió trước khi phóng không, làm nguội khíthan ẩm thổi lên trước khi đưa vào thủy phong túi rửa Tách một lượng bụitrong khí thổi gió và khí than ẩm ở giai đoạn chế khi thổi lên

3.1.3.5 Két khí.

Cấu tạo:

_2 tầng hình trụ tròn, 1 chụp vuông.

_Dung tích 10000m3

_Chụp an toàn, van phòng không

Tác dụng:

_Chứa khí than ẩm

_Trộn khí than các lò với nhau

_Có tác dụng cân bằng hệ phụ tài hệ thống sản xuất, giúp các cương vị sau

ổn định phụ tài một cách liên tục

3.2 Xưởng CO2

3.2.1 Mục đích của phân xưởng

Nhận CO2 từ khu tinh chế khí của xưởng NH3 sang, sau đó tách các hợpchất cơ học cùng hàm lượng H2S, COS, các hợp chất của lưu huỳnh, H2O Sau đóCO2 được hóa lỏng ở P = 1,75 MPa, t = -25 0C đưa về thùng chứa, đưa đi đóngchai hoặc đóng téc làm sản phẩm bán ra thị trường

Quạt khi thô

Pvào= 0,103 MPa, Pra=

0,114MPa, Q= 695Nm3/h, N= 7,5 kW,n=

2895 v/phút

2

Quạt khí thu hồi

Pvào= 0,1MPa, Pra=

0,1112MPa, Q=

71Nm3/h, N= 7,5kW,n= 2895v/phút

Q= 6 Nm3/h, n=

2900v/phút

tvào= 60ºC, tra = 45ºC,P= 0,114MPa

tvào= 60ºC, tra = 45ºC,P= 0,114MPa

1485v/phút

Φ508×4, H= 1875, tgianhiệt = 80 ºC, t max=

200 ºC, chất hút ẩm17,5kg/tháp Điểmsương -65 ºC báo cảnh,-60 ºC báo động

NH3

Φ25×2,5, L= 3000,n= 112 ống, F= 28,3m2