quy trình công nghệ sản xuất amoniac tại nhà máy đạm phú mỹ

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU. 4 CHƯƠNG II : NỘI DUNG TÌM HIỂU 13 Quy trình công nghệ sản xuất amoniac tại nhà máyĐạm Phú Mỹ 13 I. Cớ sở lý thuyết. 13 II.Các công đoạn tổng hợp amoniac. 15 2.1 KHÁI QUÁT. 15 2.2 CÔNG ĐOẠN TỔNG HỢP AMONIAC 15 2.2.1 Công đoạn khử lưu huỳnh 15 2.2.2. Công đoạn reforming 18 2.2.3. Công đoạn chuyển hóa CO. 22 2.2.4 Công đoạn tách CO2 24 2.2.5 Công đoạn Metane hóa 26 2.2.6. Công đoạn tổng hợp Amoniac 28 2.2.7.Công đoạn xử lý nước ngưng tụ 35 CHƯƠNG III: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾNSẢN XUẤT AMMONIA 36 3.1 Áp suất 36 3.2 Nhiệt độ 36 3.3 Tỷ lệ H2/N2 trong khí vào tháp tổng hợp 37 3.4 Thành phần khí trơ 37 3.5 Hàm lượng NH3 trong khí tuần hoàn vào tháp 38 3.6 Tốc độ không gian 39 CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 42 4.1 Xác định hàm lượng nước trong Ammonia lỏng 42 4.2 Hướng dẫn phân tích hàm lượng Silic hoà tan trong nước( phương pháp so màu) .43 CHƯƠNG V: AN TOÀN TRONG SẢN XUẤT. 44 5.1 Các nguy cơ tai nạn lao động. 44 5.2 Các biện pháp phòng cháy chữa cháy, an toàn lao động và an toàn thoát hiểm 44

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU.

CHƯƠNG II : NỘI DUNG TÌM HIỂU

Quy trình công nghệ sản xuất amoniac tại nhà máyĐạm Phú Mỹ

I Cớ sở lý thuyết.

II Các công đoạn tổng hợp amoniac.

2.1 KHÁI QUÁT.

2.2 CÔNG ĐOẠN TỔNG HỢP AMONIAC

2.2.1 Công đoạn khử lưu huỳnh

2.2.2 Công đoạn reforming18

2.2.3 Công đoạn chuyển hóa CO.

2.2.4 Công đoạn tách CO2

2.2.5 Công đoạn Metane hóa

2.2.6 Công đoạn tổng hợp Amoniac

2.2.7.Công đoạn xử lý nước ngưng tụ

CHƯƠNG III: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾNSẢN XUẤT AMMONIA6

3.1 Áp suất6

3.2 Nhiệt đô6

3.3 Tỷ lệ H 2 /N 2 trong khí vào tháp tổng hợp7

3.4 Thành phần khí trơ7

3.5 Hàm lượng NH 3 trong khí tuần hoàn vào tháp8

3.6 Tốc đô không gian

CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 4.1 Xác định hàm lượng nước trong Ammonia lỏng

4.2 Hướng dẫn phân tích hàm lượng Silic hoà tan trong nước( phương pháp so màu)43

CHƯƠNG V: AN TOÀN TRONG SẢN XUẤT.4

5.1 Các nguy cơ tai nạn lao đông.4

5.2 Các biện pháp phòng cháy chữa cháy, an toàn lao đông và an toàn thoát hiểm

44

Lời Nói Đầu

Với những hành trang kiến thức thu thập trong quá trình học tập và rènluyện tại trường sẽ không đủ nếu không có quá trình thực tập thức tế tại cácnhà máy, xí nghiệp.Trong quá trình thực tập,sinh viên đã vận dụng nhữngkiến thức đã học để tìm hiểu những gì đang diễn ra tại nhà máy, và qua quátrình tìm hiểu tại nhà máy sẽ giúp sinh viên tiếp thu những kiến thức khác mànhà trường không có điều kiện giảng dạy

Kết quả của quá trình thực tập tại các nhà máy , xí nghiệp sẽ đánh giáchính năng lực tiếp thu của người sinh viên trong suốt thời gian học tập ởtrường Do nhà máy lớn và nhiều phân xưởng nên em mới chỉ tìm hiểu đượccông nghệ của xưởng Amoniac một cách đầy đủ nhất Trong quá trình thựctập tại nhà máy Đạm Phú Mỹ em luôn cố gắng lắng nghe các anh (chị) kỹ sưvận hành tại nhà máy để tích góp kiến thức, kinh nghiệm trong quá trình laođộng, và luôn tuân thủ các nguyên tắc an toàn lao động

Cuốn báo cáo thực tập này chính là công sức tích góp tất cả các tài tiệu

và những ghi nhận từ thực tế thực tập tai nhà máy Đạm Phú Mỹ về các chế độcông nghệ trong nhà máy

SINH VIÊN THỰC TẬP

em thu cho mình chút ít kinh nghiệm và mở mang hiểu biết Tất cả những gìchúng em nhìn thấy và học hỏi được tại Nhà máy Đạm Phú Mỹ có thể nói đó

là những kiến thức thực nghiệm và kinh nghiệm hoàn toàn mới, mà khi ngồitrên giảng đường đại học chúng em chỉ biết qua lý thuyết và hình ảnh.Vì vậy,sau đợt thực tập này chúng em đã tự hoàn thiện kiến thức mình hơn để có thểphục vụ cho công việc sau này

Trong thời gian thực tập vừa qua, chúng em đã gặp rất nhiều những khókhăn nhất định, nhưng nhờ sự giúp đỡ của toàn thể ban lãnh đạo công ty vàđăc biệt là nhờ sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các anh (chị) kỹ sư trongphân xưởng Amoniac của Nhà máy và thầy Nguyễn Diệp Khanh (giảng viênKhoa hoá học và công nghệ thực phẩm Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu)

đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đợt thực tập này

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU

Nhà máy Đạm Phú Mỹ thuộc PVFCCo được đặt tại khu công nghiệpPhú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.Được đưa vào hoạtđộng ngày 22-9-2004

Nhà máy có tổng vốn đầu tư 445 triệu USD và có diện tích 63 ha, sửdụng công nghệ của Haldor Topsoe Đan Mạch để sản xuất Amonia (côngsuất 1.350 tấn/ngày) và công nghệ của hãng Snnampogrety (italia) để sản xuấtUrê (công suất 2.200 tấn/ngày)

Đây là các công nghệ hang đầu trên thế giới về sản xuất phân đạm vớidây chuyền khép kín, nguyên liệu chính đầu vào là khí thiên nhiên , không khí,đầu ra là Amonia và Urê Chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tạođiện năng và hơi nước giúp nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất kể cảkhi lưới điện quốc gia có sự cố hoặc không đủ điện cung cấp

Nhà máy gồm có 3 phân xưởng chính là xưởng ammoniac, xưởng urê,xưởng phụ trợ và các phòng/xưởng chức năng khác

Đội ngũ quản lý, vận hành và bảo dưỡng nhà máy đã chủ động đảmđương và vận hành hết các hạng mục công việc, nhà máy luôn được vận hành

ổn định, đạt 100% công suất thiết kế và số giờ vận hành tiêu chuẩn

Ngoài các hạng mục ban đầu, nhằm nâng cao chất lượng, đa dạng hóasản phẩm, sử dụng tối đa các nguồn lực của PVFCCo, đáp ứng một cáchthuận lợi và hiệu quả cho công tác sản xuất kinh doanh và cải thiện môitrường làm việc cho người lao động

Với đội ngũ cán bộ quản lý, vận hành và công nhân, kỹ thuật viên lànhnghề, kết quả hoạt động trong thời gian qua của Nhà máy Đạm Phú Mỹ đãđóng góp phần lớn cho thành quả chung của Tổng công ty Năm 2008 và năm

2009, Nhà máy Đạm Phú Mỹ đã vinh dự đón nhận Huân chương Lao động

ÔNG LÊ VĂN MINH

PGD SẢN XUẤT

ÔNG NGUYỄN ĐÌNH HÙNG PGD NỘI CHÍNH

ÔNG TỪ CƯỜNG

GD NHÀ MÁY

ÔNG KHƯƠNG ĐÌNH THẮNG PGD THƯƠNG MẠI

X.AMO x.ure X.PHỤ

TRỢ

X.SẢN PHẨM

P.CNXS P.KCS

P.HC P.AT.BV

P.KTTK P.TCNS

P.KTh X.ĐIỆN X.SCCX X.GCCT X.ĐL TĐH

2.1 Lịch sử phát hiện và sử dụng amoniac.

Người Roman xưa đã tìm thấy muối amoni clorua tại đền thờ thầnJupiter tại xứ Libi cổ và gọi muối đó là “ muối Amun” ( salt ofAmun).Trong một tác phẩm cổ, Caius Plinius Secundus (hay còn gọi là

Pliny the Elder) có nhắc đến tên một loại muối được gọi là “Hammoniacus”(hammoniacus sal, hay còn gọi là sal ammoniac) Vào Thế kỷ thứ 8, các nhàgiả kim thuật Arập đã biết đến sal ammoniac Sau đó vào Thế kỷ 13, Geber

(Jabir ibn Hayyan) và các nhà giả kim thuật châu Âu cũng nhắc đến tênmuối này Vào thời kỳ Trung thế kỷ, những người thợ nhuộm đã biết dùngmuối sal ammoniac (còn được gọi là nước tiểu lên men) để làm đổi màu cácloại thuốc nhuộm có nguồn gốc thảo mộc Vào Thế kỷ 15, BasiliusValentinus đã chỉ ra rằng có thể thu được amoniac bằng các cho kiềm tácdụng với sal ammoniac Sau đó loại muối này đã được điều chế bằng cáchchưng (nhiệt phân) sừng và móng gia súc, sau đó trung hòa dịch cất chứacacbonat thu được với axit clohyđric (HCl)

Lần đầu tiên amoniac dạng khí do Joseph Priestley phân lập vào năm

1774 và được ông đặt tên là “không khí kiềm” (alkaline air) Tuy nhiên ngườiđầu tiên thu được chất khí này là nhà giả kim thuật Basil Valentine 11 nămsau, Claude Louis Berthollet đã xác định được thành phần phân tử củaamoniac là NH3

Fritz Haber và Carl Bosch là những người phát hiện quy trình sảnxuất amoniac vào năm 1909.Công trình này đã được đăng ký phát minhvào năm 1910

Người Đức là là những người đầu tiên trên thế giới sử dụng amoniac ởquy mô công nghiệp trong thời kỳ Đại chiến thế giới lần thứ I sau khi bịphong tỏa mất nguồn natri nitrat từ Chilê.Khi đó amoniac được được ngườiĐức dùng để sản xuất thuốc nổ phục vụ chiến tranh

2.2 Nguồn phát sinh amoniac.

Hiện nay ngoài nguồn NH3 nhân tạo (các nhà máy sản xuất phân urê hoặccác nhà máy chuyên sản xuất amoniac lỏng), trong tự nhiên cũng có một lượng

nhỏ NH3 tồn tại trong khí quyển do thường xuyên hợp chất này được tạo ra từcác quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc động, thực vật.

Trong nước mưa, nước biển người ta cũng phát hiện thấy có NH3 và cáccác muối amoni.Hoạt động của núi lửa cũng là nguồn sinh ra muối amoni(như amoni clorua NH4Cl và amoni sunfat (NH4)2SO4).Tại một số vùngkhoáng chứa sôđa, người ta cũng thấy có các tinh thể amoni bicacbonat

NH4HCO3.Các hoạt động sinh hóa hàng ngày của người và động vật cũng lànguồn sinh ra NH3

III Môt số tính chất cơ bản của amoniac.

3.1 Tính chất vật lý

Amoniac có công thức phân tử là NH3.Phân tử lượng NH3 là 17,0306g/mol

Ở điều kiện thường, NH3khan là một chất khí không màu, nhẹ bằng nửakhông khí (tỷ trọng so với không khí bằng 0,596 ở OoC), có mùi sốc đặc trưng

Amoniac khan tạo “khói” trong không khí ẩm Amoniac hòa tan mạnhtrong nước tạo thành dung dịch nước của NH3 (hay còn gọi là amoni hyđroxit

do trong dung dịch nước của amoniac có tạo thành NH4OH) Ở OoC, NH3 có

độ hòa tan cực đại là 89,9g trong 100 ml nước Dung dịch nước của NH3 (còn

có tên là “ nước đái quỷ”) khá bền nhưng bị loại gần hết NH3 khi đun tới sôi

Nồng độ của amoni hyđroxit có thể được xác định bằng tỷ trọng kế hoặcBomé kế

Ở áp suất khí quyển, NH3 hóa lỏng tại -33,34oC (239,81oK), có trọnglượng riêng 682 g/lit tại 4oC, hóa rắn tại -77,73oC (195,92oK), vì vậy ở nhiệt

độ thường người ta phải lưu trữ NH3 lỏng dưới áp suất cao (khoảng trên 10atm tại 25,7oC)

Do NH3 lỏng có entalpy (nhiệt bay hơi) ∆H thay đổi lớn (23,35kJ/mol)nên chất này được dùng làm môi chất làm lạnh

NH3 lỏng là một dung môi hòa tan tốt nhiều chất và là một trong nhữngdung môi ion hóa không nước quan trong nhất Nó có thể hòa tan các kim loạikiềm, kiềm thổ và một số kim loại đất hiếm để tạo ra các dung dịch kim loại(có màu), dẫn điện và có chứa các electron solvat hóa

Dưới đây là bảng tóm tắt một số tính chất đặc trưng của NH3

Điểm sôi (ở áp suất khí quyển) -33,34°C

Tỷ trọng (so với không khí ở OoC) 0,596

Độ hòa tan trong nước g/100g H2O 89,9 (OoC)

60 (ở 15°C)7,4 (100°C)

Độ tan của NH3 khí trong 1 lit nước 700 lít (20°C)

Giới hạn nổ với không khí 15-28% (thể tích)

Độ tan của một số muối vô cơ trong NH3 lỏng:

Đô tan (g muối/ 100 g NH 3 lỏng)

Natri iodua 161.9

NH3 lỏng là một dung môi ion hóa nhưng yếu hơn nước Nó có thể hòatan và phân li nhiều hợp chất có liên kết ion điển hình như các muối nitrat,nitrit, xyanua, v.v của kim loại kiềm và amoni Trong NH3 lỏng, các muốiamoni tan đều có tính axit So với trong môi trường nước, thế oxyhóa khử củanhiều hệ trong NH3 lỏng đều chuyển sang dương hơn

E ° (V, amoniac lỏng) ° E (V, nước)

Trong không khí, NH3 là chất bền, không tự bốc cháy và không duy trì sựcháy.Ở nhiệt độ cao (1200oC) và có mặt của chất xúc tác thích hợp, amoniac

có thể bị phân hủy thành nitơ và hyđro

2NH3→ N2 + 3H2 t°= 1200°C (1)

NH3 có thể phản ứng với các chất oxy hóa Ví dụ: nó có thể cháy trongoxy với ngọn lửa màu lục vàng yếu cho sản phẩm là nitơ và nước; có thể cháytrong khí clo, nitơ bị đẩy ra và tạo HCl, còn trong trường hợp dư NH3 thì cóthể xảy ra nổ mạnh đồng thời tạo thành nitơ triclorua NCl3 Khi đó nitơ trongphân tử NH3 chuyển hóa trị từ - 3 lên +3

Cũng vì lẽ NH3 dễ dàng phản ứng với nhiều chất, trong đó có các chấtoxy hóa mạnh, các axit mạnh, v.v , nên trong thực tế người ta khuyến cáokhông nên trộn lẫn (hoặc để gần) amoniac với các axit mạnh, các halogen, cácchất chất tẩy trắng clorin (chlorine bleach) hoặc các chất oxy hóa mạnh khác

NH3 khan (độ ẩm dưới 0,2%) không phản ứng với HCl khan, tuy nhiênkhi có mặt của nước (độ ẩm) sẽ xảy ra phản ứng mạnh Trong trường hợp này,

NH3 thể hiện tính bazơ điển hình Dung dịch nước của amoniac thường đượcgọi là amoni hyđroxit với hằng số bazơ pk=4,75, và tác dụng tỷ lượng với cácaxit và tạo các muối amoni Ví dụ:

NH3 + HCl → NH4Cl (2) Phản ứng tạo khói trắng rất đặc trưng khi cho hơi NH3 tiếp xúc vớidung dịch HCl đậm đặc

Trong khi đó bản thân NH3 khan lại là một axit rất yếu, có thể mất 1proton H+ tạo thành anion amid NH2- Ví dụ cho liti nitrua vào NH3 lỏngngười ta nhận được anion amid (NH2- )

Li3N(s)+ 2 NH3 (l) → 3 Li+

(am) + 3 NH2−(am) (3)Hyđro trong NH3 có thể bị các kim loại mạnh đẩy ra và thế chỗ để tạo racác nitrua như magie có thể cháy trong NH3 để tạo magie nitrua Mg3N2 Natrihoặc kali kim loại nóng có thể tạo ra các nitrua (NaNH2, KNH2) khi tác dụngvới NH3

NH3 có thể bị oxy hóa thành axit nitric HNO3 với sự có mặt của xúc tácplatin ở nhiệt độ 750-800oC, áp suất oxy 9 atm Quá trình này được gọi là quátrình Oswald

các vật dụng có chứa các kim loại hoặc hợp kim này Khi NH3 tiếp xúc lâu dàivới một số kim loại (Au, Ag, Hg, Ge, Te, Sb…) thì có thể tạo ra các hợp chấtkiểu fuminat dễ gây nổ nguy hiểm.

Amoniac lỏng phá hủy các chất dẻo, cao su,gây phản ứng trùng hợp nổcủa etylen oxit

CHƯƠNG II : NỘI DUNG TÌM HIỂU Quy trình công nghệ sản xuất amoniac tại nhà máy

Đạm Phú Mỹ.

Trong nhà máy, amôniắc được sản xuất từ khí tổng hợp chứa hydro vànitơ với tỉ lệ xấp xỉ 3:1 Phần này sẽ mô tả lý thuyết quá trình phản ứng liênquanđến dản xuất NH3

Công nghệ sản xuất ammonia tại nhà máy đạm phú mỹ theo công nghệ

haldor topsoe đi từ khí thiên nhiên (NG) được thiết kế cho hai trường hợp

vận hành chính (1350 tấn NH3/ngày , 1650 tấn CO2 /ngày ) theo các côngđoạn sau :

- Hydro hóa và khử lưu huỳnh trong dòng khí thiên nhiên bằng xúc tác

Cobalt-molybdenum (TK-250) và ZnO theo phản ứng sau:

RSH + H2 RH + H2SCOS + H2 CO + H2SZnO + H2S ZnS + H2O

Hàm lượng lưu huỳnh trong khí sau khi khử lưu huỳnh nhỏ hơn 0.005 ppmV

- Reforming : khí sau khi khử lưu huỳnh được reforming trong thiết bị

reforming sơ cấp và thứ cấp với xúc tác Niken-Magie-Nhôm

CnHm +H2O Cn-1Hm-2 + CO2 + 2H2 - Q

CH4+ H2O CO + 3H2 - Q

CO + H2O CO2 + H2 + Q

CnHm+ O2 CO2 + H2O - QCông đoạn sơ cấp khí reforming bằng hơi nước , lượng nhiệt phản ứng đượccung cấp bởi quá trình đốt ngoài

Công đoạn reforming thứ cấp bằng không khí , lượng nhiệt phản ứng đượccung bởi quá trình đốt trong

- Chuyển hóa CO : Dòng khí công nghệ sau khi qua reforming được

-Hàm lượng CO2 còn lại sau khi tách khoảng 0.05 %

- Metan hóa : lượng CO , CO2 còn lại sau khi tách bằng dung dịchMDEA

được qua thiết bị metan hóa với xúc tác Niken

không khí để đốt

CO2 đi tổng hợp urehơi nước

tự

nhiên

HÌNH 1.1 : SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP AMONIA.

II. Các công đoạn tổng hợp amoniac.

2.2 CÁC CÔNG ĐOẠN TỔNG HỢP AMONIA.

2.2.1 Công đoạn khử lưu huỳnh.

Metan hóa

Khử CO

chuyểnhó a CO reforming

Tháphydro Tháphấpthụ

10-R-2001 10-R-2002 khí sạch

Hình 2.1 : Sơ đồ công đoạn khử lưu huỳnh.

Trong công đoạn này , xảy ra quá trình hydro hóa và quá trình khử lưuhuỳnh

A. Quá trình hydro hóa tại thiết bị 10-R-2001.

Dòng khí thiên nhiên và dòng khí hydro đi vào thiết bị hydro hóa R-2001 ở nhiệt độ 400oc Tại 10-R-2001, dưới nhiệt độ và xúc tác cobalt-molybdenum (TK-250) , xảy ra phản ứng hydro hóa

10-RSH + H2 RH + H2SCOS + H2 CO + H2SNgoài các phản ứng hydro hóa ở trên, xúc tác TK-250 còn xúc tiến phản ứnghydro hóa các hợp chất hydro các bon không no hành các hợp chất hydro cácbon no và phản ứng chuyển hóa các hợp chất Nito thành amoni và các hợpchất hydrocacbon no

Hoạt tính xúc tác hydro hóa phụ thuộc vào hàm lượng hợp lượng hydro vàkhoảng nhiệt độ tối ưu là 330oc đến 360oc Hàm lượng hydro được duy trì ở0.042 Nm3/Nm3 hydrocacbon, tương ứng 3.94 %

Đối với khí thiên nhiên , hàm lượng hydro nên là 2-5%, phụ thuộc vào hàmlượng lưu huỳnh.

Với xúc tác mới , nhiệt độ vận hành sẽ được duy trì thấp hơn , ngược với giaiđoạn cuối của xúc tác , nhiệt độ vận hành lên

B Quá trình hấp thụ lưu huỳnh tại thiết bị 10-R-2002 A/B

Dòng khí thiên nhiên sau khi hydro hóa được đưa vào thiết bị hấp thụlưu huỳnh 10-R-2002 A/B

Hai thiết bị này giống hệt nhau và được nắp nối tiếp nhau thiết bị 200B đóng vai trò hỗ trợ trong trường hợp tong dòng khí ra từ 10-R-2002Acòn lưu huỳnh hoạc trong trường hợp thay xúc tác 10-R-2002A M6i34 thiết

10-R-bị có 3 tầng xúc tác chứa 3 loại xúc tác HTZ Nhiệt độ vận hành bình thườngkhoảng 400oc Oxit kẽm phản ứng với hydro sulphide và carbonyl sulphidetheo phản ứng sau :

ZnO + H2S ZnS + H2O

ZnO + COS ZnS + CO2

Xúc tác không phản ứng oxy hoặc hydro ở bất kỳ nhiệt độ nào

2.2.2 Công đoạn reforming

Khí nhiên liệu ( khí đốt) không khí

Hơi nước

CO

Hình 2.2 :Sơ đồ công đoạn reforming

Trong công đoạn này xảy ra phản ứng giữa hydrocacbon với hơi nước nhưsau :

Phản ứng (3) chỉ sinh ra một lượng nhỏ nhiệt vì vậy cần một lượng nhiệt lớncho phản ứng (1) và (2)

Phản ứng reforming xảy ra trong hai công đoạn trong hai thiết bịreforming : reforming sơ cấp 10-H-2001 , reforming thứ cấp 10-R-2003Lượng nhiệt cần cho phản ứng được cung cấp theo cách khác nhau Trongthiết bị reforming sơ cấp lượng nhiệt cấp cho phản ứng được lấy gián tiếp từquá trính đốt cháy Trong thiết bị reforming thứ cấp lượng nhiệt được cung

Lò reforming Thứ cấp 10-H-2003

Lò reforming

Sơ cấp 10-H-2001

cấp từ quá trình đốt một phần lượng khí với không khí Lượng nhiệt từ quátrình đốt này cung cấp cho phản ứng reforming lượng hydrocacbon còn lại Phản ứng reforming xảy ra trong thiết bị reforming sơ cấp được điều chỉnh

để lượng không khí cần cung cấp cho phản ứng sinh nhiệt tạo thành khínhiên liệu sau khi ra khỏi thiết bị thứ cấp có tỷ lệ H2 : N2 là 3: 1

Hàm lương khí metane trong không khí nguyên liệu tổng hợp ammoniađược mong muốn thấp đến mức có thể được để giảm lượng khí trơ trongvòng tổng hợp ammonia Hàm lượng khí metane trong khí nguyên liệu đượcđiều chỉnh theo cân bằng phản ứng (2) , nhiều hơi nước với áp xuất thấp hơnhàm lượng metane còn lại trong khí nguyên liệu tổng hợp thấp hơn

Trước khi dòng khí thiên nhiên vào thiết bị reforming sơ cấp

10-H-2001 , hỗn hợp hơi nước/khí thiên nhiên được gia nhiệt lên đến khoảng

535oc tại thiết bị gia nhiệt 10-E-2001 trong vòng thu hồi nhiệt thừa của thiết

bị reforming sơ cấp Sau đó hỗn hợp hơi nước / khí thiên nhiên được đưavào các ống xúc tác

Các ống này được đặt trong vùng đốt thiết bị reforming sơ cấp , nơi màlượng nhiệt được truyền qua các ống bằng bức xạ từ các đầu đốt ở tường đếncác ống phản ứng

Khi vận hành ở trường hợp (1) có thu hồi hydro và khí trơ sau khi sử lýđược đưa về thiết bị reformin g sơ cấp để đốt , dòng khí công nghệ ra khỏithiết bị reforming sơ cấp này khoảng 780oC , chứa khoảng 15% mêtan (đốivới hỗn hợp khô)

Khi vận hành ở trường hợp (2) , không thu hồi hydro và dòng khí trơkhông được xử lý được đưa về thiết bị reforming sơ cấp để đốt , dòng khícông nghệ ra khỏi thiết bị reforming khoảng 13% metane (đối với hỗ hợpkhô và nhiệt độ ra khoảng 800oC

Trong phần không gian phía trên của thiết bị reforming thứ cấp có lắp đầuđốt 10-J-2001 , tại đầu không khí được hòa trộn với hỗn hợp khí reforming

Phản ứng ở đây chủ yếu là phản ứng cháy do đó làm tăng nhiệt dòng khí

Từ không gian này , dòng khí đi qua tầng xúc tác ở phần phía dưới của tầngthiết bị , tại đây xảy ra phản ứng reforming đồng thời sẽ làm nguội dòngkhí Nhiệt độ đầu ra khoảng 958oC và hàm lượng metane còn lại khoảng0.6% khí khô

Thông thường, dòng khí ra khỏi cụm reforming 13.26% mol CO và 7.52%

CO2

A Thiết bị reforming sơ cấp

Thiết bị reforming sơ cấp có tổng hợp 180 ống được đặt vào trong 2 vùngbức xạ nhiệt Phần trên của ống được nạp xúc tác RK-211 và RK-201 trongkhi phần dưới được nạp xúc tác R-67-7H Xúc tác đã được khử không khí

bị phân hủy trong không khí đến nhiệt độ 80oC

Hỗn hợp khí nguyên liệu thiên nhiên và hơi nước đi vào ống xúc tác thẳngđứng từ trên xuống qua hairpins (ống xoán tóc) đầu vào phía trên ở nhiệt độ

535oC Khi rời ống xúc tác thì khoảng 783oC và đi vào hairpins ở đầu raphía dưới

Ống xúc tác trong mỗi buồng đốt được gia nhiệt bởi 480 đầu đốt được bốtrí thành 6 hàng ngang mỗi bên của buồng đốt để dễ điều chỉnh phân bốnhiệt theo chiều dài của ống xúc tác

Theo cách này , sẽ sử dụng tối ưu các ống đựng xúc tác này Dòng khóithải đi nên ra ngoài qua phần đỉnh của vùng bức xạ nhiệt Nhiệt độ dòngkhói thải khoảng 1027oC

Hỗn hợp khí thiên nhiên va khí flash ( khí tách ra) từ hệ thống tách CO2

được đốt cháy với dòng khí trơ đã xử lý từ chu trình tổng hợp NH3 tại cácđầu đốt của thiết bị reforming sơ cấp

B Thiết bị reforming thứ cấp.

Thiết bị reforming thứ cấp 10-R-2003 được nạp xúc tác RK-2-7H

Tầng xúc tác đặt trong hai tầng alumina có kích cỡ khác nhau và lớp aluminađược đặt trên đỉnh của tầng xúc tác để giữ xúc tác và bảo vệ xúc tác tránh tiếpxúc trực tiếp với ngọn lửa.

Trong thiết bị reforming thứ cấp , việc đốt khí công nghệ với không khí xẽtạo ra một dòng khí có nhiệt độ khoảng 1100-1200oC ở phần trên của thiết bịphản ứng

Vì phản ứng reforming metane thu nhiệt , nhiệt độ xẽ giảm dần qua tầng xúctác và ra khỏi thiết bị khoảng 958oC

C Thu hồi nhiệt thừa.

Nhiệt khói thải từ vùng bức xạ nhiệt trong thiết bị nhiệt reforming sơ cấpcũng như dòng khí công nghệ ra khỏi thiết bị reforming thứ cấp được dùng để

ga nhiệt cho nhiều dòng công nghệ cũng như để sản xuất hơi nước cao áp

♦ Thu hồi nhiệt thừa từ khói thải

Khói thải đi ra từ 2 vùng bức xạ nhiệt đến vùng thu hồi nhiệt thừa ,nơikhói thải được dùng để :

- Gia nhiệt hỗn hợp khí trước khi vào thiết bị reforming sơ cấp 2001

10-H Gia nhiệt không khí vào thiết bị reforming thứ cấp 1010-H H10-H 2003

- Gia nhiệt hơi cao áp

- Gia nhiệt hỗn hợp NG/dòng hydro tuần hoàn trước khi vào thiết bị hydrohóa/ hấp thụ lưu huỳnh 10-R-2001

- Gia nhiệt nước lò hơi

Nhiệt độ của khói thải ra khỏi vùng thu hồi nhiệt thừa giảm xuống cònkhoảng 162oC.Một quạt khói thải được lắp ngay sau ống dẫn khói thải đếnống khói reforming 10-Y-2001

♦ Thu hồi nhiệt thừa khí công nghệ

Dòng khí công nghệ ra khỏi khu vực reforming qua nồi hơi nhiệt thừa ,10-E-2008 và thiết bị gia nhiệt hơi nước 10-E-2009

Trong nồi hơi nhiệt thừa 10-E-2008 hơi bão hòa 118 barg được tạothành trong thiết bị gia nhiêt 10-E-2009 hơi nước được gia nhiệt từ 324oC đến

376oC

Bao hơi 10-V-2001 làm việc như bao hơi, thông thường khí công nghệđược làm lạnh đến 360oC trong thiết bị gia nhệt hơi nước 10-E-2009 trước khivào thiết bị chuyển hóa nhiệt độ cao 10-R-2004

2.2.3 Công đoạn chuyển hóa CO.

CO trong khí công nghệ ra khỏi reforming được chuyển hóa thành CO2

và H2 trong thiết bị chuyển hóa CO 10-R-2004/2005

Khí refroming

Khí chuyểnhóa

Hình2.3: Sơ đồ chuyển hóa CO thành CO 2 và H 2.

CO + H2O CO2 + H2 + Q Xảy ra khi tiếp xúc với xúc tác

Cân bằng phản ứng dịch chuyển theo chiều chuyển hóa CO cao hơn ởnhiệt độ thấp và hơi nước nhiều hơn tùy theo tỷ lệ phản ứng tăng khi nhiệt độtăng.Nhiệt độ tối ưu cho phản ứng phụ thuộc vào hoạt tính xúc tác và thànhphần khí.Điều này có nghĩa là phản ứng chuyển hóa sẽ có một nhiệt độ tối ưuphụ thuộc vào hoạt tính xúc và tốc độ dòng Phản ứng tạo ra một lượng nhiệt

Tháp chuyển Hóa CO nhiệt

Độ thấp 10-R-2005

Tháp chuyển Hóa CO nhiệt

Độ cao 10-R-2004

tăng, dòng khí ra sẽ là không cân bằng thuận nếu không loại bỏ lượng nhiệtnày trước khi hoàn thành chuyển hóa.Vì vậy chuyển hóa CO được thực hiệntrong hai bước để lượng CO ra khỏi thiết bị và sản phẩm hấp thụ.

Bước đầu tiên xảy ra trong thiết bị chuyển hóa nhiệt độ cao 10-R-2004 dướixúc tác oxit sắt SK-201-2 và oxit crom làm chất xúc tiến

Bước sau xảy ra trong thiết bị phản ứng chuyển hóa CO nhiệt độ thấp đượcnạp hai loại xúc tác khác nhau

Tầng tên là xúc tác LSK trên cơ sở crom đóng vai trò như chất bảo vệclo

Khối xúc tác LK-821-2 gồm có oxit đồng , kẽm , crom , aluminum có hoạttính cao hơn nhiều Điều này có nghĩa là được sử dụng ở khoảng nhiệt độthấp khoảng 170oC-250oC Tuy vậy nhiệt độ đàu vào nên được giữ trên nhiệt

độ điểm sương của dòng khí vào ít nhất 15-20oC chỉ để hạn chế tối thiểunguy cơ ngưng tụ hơi nước

A Chuyển hóa CO nhiệt đô cao

Thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ cao 10-R-2004 , xúc tác SK-201-2 nằmtrong một tầng Xúc tác SK-201-2 , oxit crom làm xúc tiến cho oxit sắt dạngviên đường kính 6mm , chiều cao 6mm Xúc tác được plhan phối ở dạng oxit

vì vậy sẽ không bị ảnh hưởng bởi không khí , hơi nước, CO2 và các khí trơ ởnhiệt độ cao Tuy vậy , vẫn có hiện tượng kết tảng xúc tác nên xúc tác oxihóa không được gia nhiệt 400oC

Xúc tác được lắp đặt ở trạng thái oxi hóa cao nhất , việc khử được thực hiệnbằng dòng khí công nghệ có chứa hydro trong xuốt quá trình khởi động cụmreforming

Xúc tác nguội có thể gia nhiệt bằng hơi nước cả dạng oxi hóa và dạng khử.Thành phần clo tron g khí nguyên liệu ít hơn 10ppm xẽ hông ảnh hưởng đếnhoạt tính xúc tác

Vì xúc tác hoặt hóa có khả năng tự cháy nên phải cẩn thận trong suốt quá