BÁO cáo THỰC tập tốt NGHIỆP đề tài tìm hiểu cụm reforming phân xưởng ammonia nhà máy đạm cà mau

Với mục đích cung cấp các giải pháp dinh dưỡng cho cây trồng, phát triểncác dòng sản phẩm phân bón mới nhằm nâng cao hiệu quả trong sản xuất nôngnghiệp, đưa những tiến bộ khoa học công n

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Cà Mau, tháng 01 năm 2019

áp dụng Khoa học kỹ thuật vào công nghệ để phục vụ nông nghiệp là rất cầnthiết Với mục đích cung cấp các giải pháp dinh dưỡng cho cây trồng, phát triểncác dòng sản phẩm phân bón mới nhằm nâng cao hiệu quả trong sản xuất nôngnghiệp, đưa những tiến bộ khoa học công nghệ, giải pháp dinh dưỡng, giải phápcanh tác và các sản phẩm thân thiện với môi trường đến người nông dân, xâydựng nền nông nghiệp bền vững,

Đối với sinh viên thực tập, đây thật sự là môi trường học tập chuyên nghiệp làdịp để em tiếp cận với những thiết bị kỹ thuật, công nghệ thực tế về các quátrình công nghệ, điều kiện công nghệ, phương thức vận hành thực tế … Từ đó,

em có cái nhìn tổng quát hơn về nghề nghiệp và chuẩn bị hành trang để làm việc

kỹ lưỡng hơn

Em đã tìm hiểu tổng quan phân xưởng Ammonia, cách đọc PFD,P&ID, hệthống van điều khiển, cấu tạo và thông số các thiết bị, interlock cụm HDS,Reforming

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo Nhà máy đạm CàMau và các anh chị làm việc tại phân xưởng Ammonia đã hướng dẫn nhiệt tình

và truyền đạt những kinh nghiệm hay cho em trong suốt đợt thực tập này

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa ĐàNẵng đã dạy cho em những kiến thức hay giúp em có thể bắt nhịp nhanh hơntrong việc đọc,hiểu và tiếp thu những kiến thức mới để hoàn thành đợt thực tậptốt nghiệp này

Một lần nữa,em xin cảm ơn tất cả mọi người !

Cà Mau, tháng 01 năm 2019

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

LỜI CẢM ƠN 2

Chương 1: Tổng quan về phân xưởng Amonia 4

I Tổng quan 4

1.Lịch sử hình thành và phát triển nhà máy 4

2 Mục đích và sơ đồ phân xưởng 5

II Các cụm thiết bị 5

1 Cụm HDS 5

2 Cụm reforming 6

3 Cụm chuyển hóa CO 8

4 Cụm thu hồi CO 2 8

5 Cụm Methane hóa 10

6 Cụm tổng hợp amonia 10

Chương 2: Tìm hiểu cụm Reforming 11

I Mô tả sơ đồ công nghệ P&ID 11

II Hệ thống điều khiển 13

III Cấu tạo và thông số các thiết bị chính 14

1.Thiết bị Hydro hóa (R 04201) 14

2 Thiết bị hấp thụ lưu huỳnh 14

3.Thiết bị Reforming sơ cấp 15

4.Thiết bị Reforming thứ cấp R04203 18

5 Bảo vệ bộ gia nhiệt không khí CN, E04202-1 (04IS-3) 20

TỔNG KẾT 21

Chương 1: Tổng quan về phân xưởng Amonia

I Tổng quan 1.Lịch sử hình thành và phát triển nhà máy

Công Ty TNHH MTV Phân bón dầu khí Cà Mau trực thuộc tập đoàn Dầu KhíViệt Nam sở hữu 100% vốn được thành lập ngày 09/03/2011 để quản lý và vậnhành Nhà máy Đạm Cà Mau nằm trong khu công nghiệp Khí - Điện - Đạm CàMau, theo quyết định số 474/QĐ-HĐTV ngày 09/03/2011 của Chủ tịch Hộiđồng Thành viên Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, sau khi được sự chấp thuận củaThủ tướng Chính phủ Nhà máy Đạm Cà Mau nằm trong khu công nghiệp cụmKhí Điện Đạm Cà Mau thuộc Xã Khánh An, Huyện U Minh, Tỉnh Cà Mau.Ngành nghề kinh doanh chủ yếu là sản xuất phân bón Nhà máy sử dụng côngnghệ Haldor Topsoe A/S – Đan Mạch cho xưởng Amoniac và BASF – Đức (chocông đoạn thu hồi CO2) Xưởng Ureaa: Saipem (Snamprogetti) – Italia CụmTạo hạt: TEC (TOYO) – Nhật

Nhà máy Đạm Cà Mau được khởi công xây dựng vào tháng 7 năm 2008 và đãhoàn thành vào tháng 2 năm 2012, cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu phân đạm khuvực 13 tỉnh đồng bằng sông Cửu Long

- Công suất thiết kế:

+ Amoniac lỏng: 1350 T/Ngày ~ 468450 T/Năm + Phân Urê: 2385 T/Ngày ~ 800000 T/Năm

- Chủ đầu tư: Tập đoàn Dầu Khí Việt Nam

- Tổng vốn đầu tư: 900 triệu USD

- Các cột mốc chính:

+ Khởi công xây dựng tháng 07/2008+ Hoàn thành cơ khí: 31/08/2011+ Có sản phẩm đầu tiên: 31/01/2012 + Vận hành thương mại: 24/04/2012

2 Mục đích và sơ đồ phân xưởng

Phân xưởng Amonia có mục đích sản xuất NH3 và CO2 từ nguồn khí thiên nhiên

để cung cấp cho phân xưởng sản xuất Urê, sản xuất hơi nước để cung cấp chocác quá trình trong nhà máy Một phần NH3 dư được chứa trong bồn chứaamonia lỏng để dự trữ hoặc xuất bán

II Các cụm thiết bị

a Cụm HDS

- Mục đích: chuyển hóa S dạng hữu cơ trong thành phần khí nguyên liệuthành H2S và loại bỏ S bằng hấp thụ vì S trong khí nguyên liệu gây ngộđộc xúc tác của phản ứng reforming

- Gồm 2 cụm: Hydrogenator và Sulfur Absorption

b Hydrogenator

- Mục đích: chuyển hóa S hữu cơ trong thành phần khí thành H2S

CO2

NaturalGas

HDS

CO2 removal section

Meth section

Amonia Loop

- Nguyên liệu:+ khí thiên nhiên.

+ H2 recycle

- Nhiệt độ dòng nguyên liệu: nhiệt độ tối ưu là 350°C Nhiệt độ cao sẽtăng quá trình hình thành carbon lay-down, nhiệt độ thấp không thuậnlợi cho phản ứng hidro hóa

- Xúc tác: Nikel – Molybdenum Xúc tác tối ưu ở trạng thái sulfide hóa.Xúc tác sử dụng dễ tự bốc cháy vì vậy phải khi bảo dưỡng, thay thếphải có quá trình xử lí để oxi hóa xúc tác

+ Nhiệt độ đầu vào: 535°C.

+ Nhiệt độ đầu ra: 783°C

+ Áp suất thiết kế: 3.48 MPag

+ Tỷ lệ Steam/Carbon: 3.0

+ Methane dư: 14.1% (mole)

- Xúc tác: bản chất là xúc tác Ni, được chia thành 3 lớp xúc tác

- Thiết bị: thiết bị buồng đốt bên, gồm có 2 buồng đốt, mỗi buồng có 150ống xúc tác cao 13m, xếp thành 2 hàng; 360 đầu đốt xếp thành 6 hàng.Nhiên liệu đốt gồm 1 phần dòng NG, dòng Off Gas từ amoni recover vàSynthesis Gas từ bình tách cụm methane hóa

- Phản ứng:

o CnH2n+2 + nH2O nCO +(3n+2)/2 H2 – Q

o CH4 + H2O CO + 3H2 – Q

o CO + H2O CO2 + H2 + Q

o CH4 C + 2H2 (phản ứng không mong muốn)

- Để tránh phản ứng không mong muốn, tỷ lệ S/C được duy trì ở giá trịbằng 3

- Phần nhiệt thừa được tận dụng để gia nhiệt cho các dòng công nghệ

b Reforming thứ cấp

- Mục đích: reforming phần methane còn lại

- Nguyên liệu:

+ Dòng khí đi ra từ thiết bị reforming sơ cấp

+ Dòng không khí công nghệ

- Điều kiện vận hành:

+ Nhiệt độ đầu ra: 953°C

+ Methane dư: 0.6% (mole)

+ Nhiệt độ đầu vào: 360°C

+ Nhiệt độ đầu ra: 433°C (tối đa 470°C)

- Xúc tác: Crom oxit được tăng cường oxit sắt

b Chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp

- Điều kiện vận hành:

+ Nhiệt độ đầu vào: 205°C

+ Nhiệt độ đầu ra: 228°C

- Xúc tác: Crom oxit được tăng cường oxit đồng, kẽm hoặc nhôm

c Cụm thu hồi CO2

- Mục đích: thu hồi CO2 trong dòng nguyên liệu thô để đưa sang phânxưởng sản xuất Urê.

a Hấp thụ CO 2

- Mục đích: sử dụng dòng MDEA để hấp thụ CO2 có trong dòng khínguyên liệu

- Nguyên liệu:

+ Dòng khí nguyên liệu thô+ Dòng lean amine và semilean amine

- Dung môi: MDEA 40% wt

- Nguyên tắc: tiếp xúc ngược dòng 2 cấp lượng CO2 được hấp thụ chủyếu bởi dòng bán thuần, và được hấp thụ triệt để bằng dòng dung dịchthuần

+ Bình tách sản phẩm: khí đi ra từ đỉnh tháp tách thấp áp đượcđưa qua bình tách sản phẩm để thu dòng CO2 đưa qua phânxưởng sản xuất Urê

c Tái sinh dung môi

- Mục đích: tách triệt để CO2 ra khỏi dòng amine để tái sinh dòng amine

- Nhiệt stripping được cung cấp bởi dòng khí nguyên liệu thông quareboiler.

- Mục đích: tổng hợp amonia cung cấp cho phân xưởng sản xuất Urê

- Nguyên liệu: dòng khí với thành phần chính là H2 và N2 theo tỷ lệ mol3:1

- Xúc tác: sắt dạng hạt với kích thước khác nhau

- Điều kiện vận hành:

+ Áp suất cao: 13.73 Mpag

+ Nhiệt độ dòng nguyên liệu là 254°C, nhiệt độ vào lớp xúc tácthứ nhất là 390°C

- Thiết bị phản ứng: thiết bị xúc tác cố định loại xuyên tâm, gồm 3 tầngxúc tác Bên trong thiết bị phản ứng có 2 thiết bị trao đổi nhiệt Hiệusuất tổng hợp khoảng 25%.

- Phản ứng: 3H2 + N2 2NH3 + Q

Chương 2: Tìm hiểu cụm Reforming

I Mô tả sơ đồ công nghệ P&ID

*CP25-03

Dòng khí tự nhiên được đưa đến thiết bị tiền gia nhiệt nguyên, nhiên liệu(E 04217) với công suất: 1,836 GJ/h Trong thiết bị (E 04217) được nhậpnguyên liệu từ 2 dòng:

- Dòng lỏng ngưng từ thiết bị (E 04701) đi trong ống qua thiết bị (E 04217)

hạ nhiệt độ lỏng ngưng và chuyển đến thiết bị (E 04702)

- Dòng khí tự nhiên đi ngoài ống qua thiết bị (E 04217) tách thành 2 dòng:+Dòng cung cấp nhiệt cho thiết bị reforming sơ cấp (F04201)

+Dòng đi qua thiết bị (E 042043) và thiết bị (E 042042) tăng nhiệt độdòng đến 290oC rồi đến thiết bị (E 042041)

*CP25-05

- Trước khi vào thiết bị gia nhiệt (E 042041) thì dòng nhập với dòng thuhồi H2 từ thiết bị máy nén khí tổng hợp (K 04431) trong cụm thu hồiAmonia rồi chuyển đến thiết bị gia nhiệt (E04201) tiếp tục đưa vào thiết

*CP 25-08

Dòng sản phẩm ra khỏi thiết bị (R 04202B) sẽ nhập với dòng Steam tiếptục đưa đến thiết bị (E 04201) và tiếp tục đưa nguyên liệu vào thiết bịReforming sơ cấp (F04201)

*CP 25-09

Sau khi đi qua thiết bị (E 04201), hỗn hợp khí tự nhiên và hơi nước đượcgia nhiệt tới nhiệt độ 535oC trước khi đi vào thiết bị Reforming sơ cấp (F04201)

*CP 25-12-1

Khi dòng công nghệ được dẫn vào Reforming sơ cấp (F 04201) có tổngcộng 150 ống xúc tác thẳng đứng được lắp trong 2 buồng bức xạ theo hướng từ

trên xuống dưới Phần trên cùng của ống được nạp xúc tác 211 và 201,phần đáy của ống được nạp xúc tác R-67-7H.

RK-Dòng cung cấp nhiệt cho Reforming sơ cấp được đưa vào 2 buồng đốt.Mỗi buồng có 6 hàng, 2 cột, tổng 180 ống Xảy ra các phản ứng chính:

- 2 Dòng vào thiết bị Reforming thứ cấp (R 04203) là:

+ Dòng sản phẩm đi ra từ thiết bị Reforming sơ cấp (F04201)+ (CP 25-06) Dòng không khí đi qua máy nén K04421 và 2 thiết bị traođổi nhiệt (E 042022) và (E 042021) Nhiệt độ rời khỏi thiết bịReforming thứ cấp (R 04203): 953 oC Nhiệt độ thấp nhất quá trình:

650oC Quá trình làm nguội khí công nghệ được tiến hành trong nồinhiệt thừa (E 04208) và thiết bị quá nhiệt cho hơi nước E 04209 Tại đâyhơi nước sinh ra

II Hệ thống điều khiển

*CP 25-03

- Để điều khiển áp suất dòng cung cấp nhiệt cho reforming sơ cấp ta thayđổi độ mở valve của valve điều khiển PV 2046A/B Thông qua bộ điềukhiển PIC 2046

*CP 25-05

- Để điều khiển nhiệt độ đầu vào thiết bị Hydro hóa (R 04201) ta thay đổi

độ mở valve của valve điểu khiển TV 2039 Thông qua bộ điều khiển TIC2039

- Để điều khiển lưu lượng dòng Recycle H2 từ K 04331 ta thay đổi độ mởvalve điều khiển FV 2035 Thông qua bộ điều khiển FIC 2035

*CP 25-08

- Để điều khiển áp suất của dòng sản phẩm đáy của thiết bị hấp thụ lưuhuỳnh R 04202B, ta điều khiển lưu lượng khíqua valve bằng cách thayđổi độ mở của valve điều khiển FV 2026, FV 2028 Thông qua bộ điểukhiển PIC 2027

- Để điều khiển lưu lượng của dòng Steam ta điều khiển độ mở valve của

FV 2030 , FV 2023 thông qua FIC 2030, FIC 2023

- Để điều khiển lưu lượng dòng Recycle Gas ta thay đổi độ mở valve FV

2034 Thông qua FIC 2034

III Cấu tạo và thông số các thiết bị chính 1.Thiết bị Hydro hóa (R 04201)

2 Thiết bị hấp thụ lưu huỳnh

- Nhiệt độ đầu vào được khống chế ở 350oC bởi TIC 2039

- Khí H2 từ header được đưa vào hệ thống thông qua FIC2035 Áp suất nàyđược điều khiển bởi van PV-1002

- Kiểm tra khả năng làm việc của xúc tác hydro hóa thông qua điểm phântích AP2506

2.3.2 Thiết bị hấp thụ lưu huỳnh R04202A/B

- Kiểm tra hàm lượng lưu huỳnh ra khỏi thiết bị thông qua 2 điểm phântích AP2507 và AP2508 để đánh giá hoạt động của xúc tác

2.3.3 Thay xúc tác trong cụm khử lưu huỳnh

- Nên làm lạnh xúc tác HTZ trong R04202-A/B trước khi tháo xúc tác.Xúc tác HTZ dùng trong R04202-A/B khó cháy và không phản ứng vớikhông khí ở nhiệt độ dưới 500-600oC Tuy nhiên, trong trường hợpcacbon bám trên xúc tác HTZ thì sẽ có phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn

- Xúc tác trong tháp hấp thụ thứ nhất (R04202A) có thể được thay thếtrong khi tháp R04202B vẫn đang được vận hành Sau khi thay xúc tác,

hệ thống được làm sạch bằng nitơ và tiến hành thử kín Ngay sau đó thựchiện quá trình gia nhiệt bằng một dòng khí nhỏ ra khỏi R04201

3.Thiết bị Reforming sơ cấp

3.1 Thông số chính

+Năng suất: 270.252 GJ/h

+Áp suất thiết kế (Dòng vào/dòng ra) 3.85/3.55 Mpag+Nhiệt độ thiết kế (Dòng vào/dòng ra) 570/820 oC

- Nhóm khóa an toàn tự động Reformer sơ cấp (IS-1) bị kích hoạt bởi cácnguyên nhân được liệt kê dưới đây Bởi vì những nguyên nhân này gắnliền với các bước chuẩn bị khí ban đầu, hầu hết tất cả các bước dừng kếtiếp sẽ được kích hoạt giống như là một hệ quả của việc kích hoạt IS-1

- Một phần IS-1 là dựa vào hệ thống lựa chọn 2 trong 3 (2-out-of-3 voting)

để tối thiểu rủi ro trip gây ra bởi tín hiệu sai Mỗi phép đo được cung cấp

3 thiết bị đo lường tự động với các đầu dò riêng biệt

3.3.2 Các nguyên nhân gây kích hoạt IS-1

Nhóm an toàn khoá liên động của reformer sơ cấp được hoạt hoá bởi bất

cứ một trong những nguyên nhân sau đây:

- Tín hiệu dừng bằng tay từ bảng điều khiển

- Nhiệt độ của dòng hơi cao áp (HP) ra khỏi E04203-1 quá cao 2044) 2-out-of-3 voting

(TSAH Lưu lượng khí tự nhiên quá thấp (FSAL(TSAH 2026) đến reformer sơ cấp Do

đó, các ống xúc tác trong reformer sơ cấp và hệ thống đầu ra củareformer sơ cấp này có thể bị quá nhiệt 2-out-of-3 voting

- Lưu lượng hơi nước quá thấp (FSAL-2030) đến reformer sơ cấp Nếulưu lượng hơi nước đầu vào giảm xuống, tỉ lệ hơi nước/cacbon (S/C) sẽgiảm theo, điều này có thể dẫn đến nguy cơ hình thành cacbon trên bềmặt chất xúc tác reformer sơ cấp Lưu lượng quá thấp đến reformer sơcấp cũng có thể gây ra sự phân bố không đồng đều giữa các ống xúc tác

bị quá nhiệt 2-out-of-3 voting

- Tỉ lệ hơi nước/cacbon (S/C) quá thấp (FFSAL-2032) Nếu tỉ lệ hơinước/cacbon là quá thấp, cacbon có thể hình thành trên bề mặt chất xúctác của reformer sơ cấp 2-out-of-3 voting

- Áp suất của mạng khí tự nhiên nhiên liệu (PSAH-2048) quá cao có thểdẫn tới lò đốt và các ống xúc tác ở reformer sơ cấp bị quá nhiệt 2-out-of-3 voting

- Áp suất mạng khí tự nhiên nhiên liệu quá thấp (PSAL-2048) Nếu ápsuất mạng khí nhiên liệu NG quá thấp, các đầu đốt có thể bị dập tắt Khínhiên liệu không cháy có thể tạo nên hỗn hợp nổ bên trong lò đốt 2-out-of-3 voting

- Độ chân không trong lò quá thấp F-04201 (PSAH-2032) Nếu áp suấttrong lò đốt tăng cao hơn áp suất môi trường, khói thải nóng (lên đếngần 1200oC) sẽ rò rỉ ra nhiều nơi khác nhau Điều này hiện diện sự nguyhiểm tiềm tàng cho nhân viên vận hành và/hoặc nguy hiểm đối với lớp

vỏ thép của reformer sơ cấp 2-out-of-3 voting

- Độ chân không trong lò quá cao F04201 (PSAL-2032) Nếu độ chânkhông trong lò cao có thể phá hủy vỏ lò đốt và gạch chịu nhiệt 2-out-of-

3 voting

- Mực nước quá thấp trong bao hơi nước S04201 (LSAL-2056) Nếu mựcchất lỏng trong bao hơi quá thấp, các nồi hơi có thể chạy khô và do đóchúng bị tiếp xúc với nhiệt độ quá cao 2-out-of-3 voting

- Ngắt bộ an toàn khoá liên động IS-3 bảo vệ bộ gia nhiệt không khí côngnghệ E04202-1 cùng với việc lưu lượng hơi nước bảo vệ đến bộ gianhiệt không khí E04202-1 (FSAL-2019) quá thấp Nếu IS-3 bị kích hoạt(do lưu lượng không khí công nghệ thấp) và dòng hơi nước bảo vệ đếnE04202-1 không được thiết lập hoặc là quá thấp, reformer sẽ bị dừng đểtránh quá nhiệt và có thể hỏng bộ trao đổi nhiệt

3.3.3 Ảnh hưởng tự động khi IS-1 bị kích hoạt

Nếu IS-1 bị ngắt, các tác động sau đây sẽ được thực hiện một cách tựđộng:

- IS-2, nhóm an toàn khoá liên động của reformer thứ cấp (R04203) bịngắt

- IS-204, nhóm an toàn khoá liên động cho khí off-gas nhiên liệu đến các

đầu đốt của reformer sơ cấp bị ngắt

- Dòng khí tự nhiên chính đến reformer sơ cấp bị cắt FXV-2026 đóngvan FV-2026

- Dòng bypass khí tự nhiên của FV-2026 đến reformer sơ cấp bị cắt.FXV-2028 đóng van FV-2028

- Dòng hơi nước công nghệ chính đến reformer sơ cấp bị cắt FXY-2030đóng van FV-2030 Một lưu lượng hơi nước 27 tấn/giờ đến reformer sơcấp được duy trì thông qua đường bypass hơi nước (FV-2023): điều này

sẽ bảo vệ các bộ gia nhiệt và các ống xúc tác reformer sơ cấp khỏi quánhiệt

- Dòng xả liên tục từ bao hơi nước (S04201) bị dừng lại UXV-2051 đóngUV-2051

- Cụm Reformer được giảm áp UXY-2076 mở UV-2076

- IS-201, nhóm an toàn khóa liên động của Quạt khói (B04201)lò bị ngắt

- I-203, chuỗi khoá liên động đường nước làm nguội hơi cao áp bị ngắt

- False air damper của lò reformer được mở ra Bộ điều khiển đượcchuyển sang HIC-2028 để mở HV-2028/A và HV-2028/B

- Hơi nước bảo vệ đến reformer sơ cấp được giảm xuống bằng cách đóngvan FV-2023 FIC-2023 được chuyển sang chế độ điểm cài đặt từ xabằng với lưu lượng đo được vào thời điểm xảy ra dừng khẩn cấp Sau 5phút, điểm cài đặt sẽ được giảm xuống về 0% trong vòng 5 phút

- Dòng khí tự nhiên tới hệ thống khí nhiên liệu bị ngắt FIC-2026 đóngFV-2026

- Dòng off gas tới hệ thống khí nhiên liệu bị ngắt FIC-2048 đóng 2048

FV Dòng khí tự nhiên tới mạng khí đốt nhiên liệu bị cắt FICFV 2047 và PICFV