báo cáo thực tập phân xưởng ure tại nhà máy điện đạm cả mau

PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lời nói đầu Những hướng dẫn này được chuẩn bị cho sự vận hành nhà máy urê với công suất 2385 MTPD (sau đây gọi là đơn vị) PETROVIETNAM CAMAU PRORJECT Các hướng dẫn trong sổ tay vận hành phải được đọc kỹ và ghi nhớ và không bao gồm tất cả mọi tình huống trong các điều kiện vận hành. Sổ tay vận hành có tầm quan trọng lớn mà những người vận hành cần phải có một sự hiểu biết đầy đủ chức năng, hệ thống và bố trí các thiết bị trong nhà máy để có thể đối phó với mỗi và mọi tình huống. Các phương pháp, dữ liệu và điều kiện vận hành mô tả trong sổ tay vận hành cũng được xem xét và nếu cần thiết phải được sửa đổi phù hợp theo các điều kiện hoạt động bất thường hoặc tình huống khẩn cấp. Một vài số liệu hoặc thủ tục có thể được sửa đổi sau khi vận hành thực tế nếu cần thiết. Hơn nữa, không có sự chấp thuận bằng văn bản từ Saipem, bất kỳ thông tin, chẳng hạn như quá trình lưu lượng biểu đồ và sơ đồ dòng PID do đó không được sao chép dưới mọi hình thức và sẽ không được đưa ra cho bất kỳ người nào không liên quan đến dự án này. Người vận hành nên đọc hướng dẫn này cùng với hướng dẫn sử dụng vận hành khác và tài liệu của thiết bị đặc biệt trước khi họ thực sự tham gia vào quá trình vận hành hoặc bảo dưỡng. Bởi vì một người không thể hoàn thành công việc mà không có sự hổ trợ hay giúp đỡ của những người khác. 1.2 Thiết kế ban đầu 1.2.1 Xác định sự giới hạn Các đơn vị được cấp phép giới hạn, nơi mà các số liệu chắc chắn sẽ được kiểm tra, như sau (địa điểm chính xác của ngoại vi hàng rào đã được xác định trên PID): CO2 ở đầu đẩy của máy nén CO2. NH3 tại đầu vào các đường ống kết nối của các đơn vị được cấp phép. Dịch urê được đưa tới xưởng tạo hạt ở đầu xả của bơm (P06108AB) (mặt bích kết nối tại đầu ra). Dịch urê tuần hoàn từ xưởng tạo hạt tới đầu vào thiết bị lọc (S06126AB). Các phần phụ trợ tại các đường ống kết nối đầu vào của các đơn vị (xưởng) được cấp phép. 1.2.2 Khí tượng và điều kiện địa chất 1. Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình bầu khô xung quanh 27.20C Nhiệt độ bầu khô môi trường xung quanh tối thiểu 16.20C Nhiệt độ bầu khô môi trường xung quanh tối đa 37.80C Nhiệt độ sẽ được sử dụng cho tháp làm mát (ướt) 300C ¬¬ Nhiệt độ sẽ được sử dụng để làm mát không khí (bầu khô) 380C Nhiệt độ sẽ được sử dụng để làm mát các thiết bị điện (bầu khô) 400C Nhiệt độ sẽ được sử dụng cho máy nén khí công nghệ (bầu khô) 380C 2. Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối trung bình 82% Độ ẩm tương đối tối đa 100% Độ ẩm tương đối tối thiểu Độ ẩm tương đối tối đa cho thiết kế của máy nén khí, máy thổi và quạt 100% 3. Áp suất khí quyển Trung bình hàng tháng áp 100.98 kPa Áp suất tối đa hàng tháng 101.80 kPa Áp suất tối thiểu 100.20 kPa 4. Gió Vận tốc tức thời tối đa 28 ms Tốc độ gió trung bình hàng năm 3.3 ms Vận tốc thiết kế tối đa 40 ms 5. Lượng mưa Lượng mưa trung bình hàng năm 2484 mmnăm Lượng mưa tối đa trong một giờ 98 mmgiờ Lượng mưa tối đa trong 24 giờ 180 mmngày Lượng mưa tối đa trong một tháng 749 mmtháng Hệ số chạy: • Mái nhà: 1.00 • Sàn lát: 0.85 • Đường giao thông, bãi: 0.85 • Không trải nhựa các khu vực: 0.20 6. Động đất Cường độ các trận động đất (MSK64 có quy mô) 6 cho khu vực Cà Mau được xác nhận theo quy định của Việt Nam, Vol. 3, Phụ lục 2.8 động đất, bản đồ 2.8.1 năm 1997, tức là cường độ này tương đương với một gia tốc cơ bản hệ số là 0,05 g. Khu này có thể được phân loại là 0 Zone, quy định cho khu vực TP Hồ Chí Minh, theo Bộ Luật Xây dựng 1997 Uniform (UBC) của Mỹ. 1.2.3 Thông tin tiện ích 1. Nước sông làm mát (được cung cấp bởi xưởng phụ trợ) Nhiệt độ nước cấp là 340C Nhiệt độ nước quay về 430C Nhiệt độ tăng cho phép 90C Áp suất nước cấp tối thiểu là 0.40 MPa (G) tại mặt đất Áp suất nước trở về tối thiểu là (đầu ra) 0.20 MPa tại mặt đất Nồng độ clorua > 500 mgl Hệ số đóng cáu 6x104 m2.h.0Ckcal 2. Nước cấp (cung cấp bởi xưởng phụ trợ) Nhiệt độ xung quanh môi trường nước

PHẦN 1:GIỚI THIỆU

1.1 Lời nói đầu

Những hướng dẫn này được chuẩn bị cho sự vận hành nhà máy urê với công suất 2385MTPD (sau đây gọi là đơn vị) PETROVIETNAM CAMAU PRORJECT

Các hướng dẫn trong sổ tay vận hành phải được đọc kỹ và ghi nhớ và không bao gồm tất

cả mọi tình huống trong các điều kiện vận hành

Sổ tay vận hành có tầm quan trọng lớn mà những người vận hành cần phải có một sự hiểubiết đầy đủ chức năng, hệ thống và bố trí các thiết bị trong nhà máy để có thể đối phó với mỗi vàmọi tình huống

Các phương pháp, dữ liệu và điều kiện vận hành mô tả trong sổ tay vận hành cũng đượcxem xét và nếu cần thiết phải được sửa đổi phù hợp theo các điều kiện hoạt động bất thường hoặctình huống khẩn cấp Một vài số liệu hoặc thủ tục có thể được sửa đổi sau khi vận hành thực tếnếu cần thiết

Hơn nữa, không có sự chấp thuận bằng văn bản từ Saipem, bất kỳ thông tin, chẳng hạnnhư quá trình lưu lượng biểu đồ và sơ đồ dòng P&ID do đó không được sao chép dưới mọi hìnhthức và sẽ không được đưa ra cho bất kỳ người nào không liên quan đến dự án này

Người vận hành nên đọc hướng dẫn này cùng với hướng dẫn sử dụng vận hành khác và tàiliệu của thiết bị đặc biệt trước khi họ thực sự tham gia vào quá trình vận hành hoặc bảo dưỡng.Bởi vì một người không thể hoàn thành công việc mà không có sự hổ trợ hay giúp đỡ của nhữngngười khác

1.2 Thiết kế ban đầu

1.2.1 Xác định sự giới hạn

Các đơn vị được cấp phép giới hạn, nơi mà các số liệu chắc chắn sẽ được kiểm tra, nhưsau (địa điểm chính xác của ngoại vi hàng rào đã được xác định trên PID):

- CO2 ở đầu đẩy của máy nén CO2

- NH3 tại đầu vào các đường ống kết nối của các đơn vị được cấp phép

- Dịch urê được đưa tới xưởng tạo hạt ở đầu xả của bơm (P06108A/B) (mặt bích kết nối tạiđầu ra)

- Dịch urê tuần hoàn từ xưởng tạo hạt tới đầu vào thiết bị lọc (S06126A/B)

- Các phần phụ trợ tại các đường ống kết nối đầu vào của các đơn vị (xưởng) được cấpphép

1.2.2 Khí tượng và điều kiện địa chất

1 Nhiệt độ

- Nhiệt độ trung bình bầu khô xung quanh 27.20C

- Nhiệt độ bầu khô môi trường xung quanh tối thiểu 16.20C

- Nhiệt độ bầu khô môi trường xung quanh tối đa 37.80C

- Nhiệt độ sẽ được sử dụng cho tháp làm mát (ướt) 300C

- Nhiệt độ sẽ được sử dụng để làm mát không khí (bầu khô) 380C

- Nhiệt độ sẽ được sử dụng để làm mát các thiết bị điện (bầu khô) 400C

- Nhiệt độ sẽ được sử dụng cho máy nén khí công nghệ (bầu khô) 380C

2 Độ ẩm tương đối

- Độ ẩm tương đối trung bình 82%

- Độ ẩm tương đối tối đa 100%

- Độ ẩm tương đối tối thiểu

- Độ ẩm tương đối tối đa cho thiết kế của máy nén khí, máy thổi và quạt 100%

3 Áp suất khí quyển

- Trung bình hàng tháng áp 100.98 kPa

- Áp suất tối đa hàng tháng 101.80 kPa

- Áp suất tối thiểu 100.20 kPa

4 Gió

- Vận tốc tức thời tối đa 28 m/s

- Tốc độ gió trung bình hàng năm 3.3 m/s

- Vận tốc thiết kế tối đa 40 m/s

5 Lượng mưa

- Lượng mưa trung bình hàng năm 2484 mm/năm

- Lượng mưa tối đa trong một giờ 98 mm/giờ

- Lượng mưa tối đa trong 24 giờ 180 mm/ngày

- Lượng mưa tối đa trong một tháng 749 mm/tháng

Hệ số chạy:

• Mái nhà: 1.00

• Sàn lát: 0.85

• Đường giao thông, bãi: 0.85

• Không trải nhựa các khu vực: 0.20

1.2.3 Thông tin tiện ích

1 Nước sông làm mát (được cung cấp bởi xưởng phụ trợ)

- Nhiệt độ nước cấp là 34 0 C

- Nhiệt độ nước quay về 43 0 C

- Nhiệt độ tăng cho phép 90C

- Áp suất nước cấp tối thiểu là 0.40 MPa (G) tại mặt đất

- Áp suất nước trở về tối thiểu là (đầu ra) 0.20 MPa tại mặt đất

- Nồng độ clorua > 500 mg/l

- Hệ số đóng cáu 6x10-4 m2.h.0C/kcal

2 Nước cấp (cung cấp bởi xưởng phụ trợ)

- Nhiệt độ xung quanh môi trường nước

- Áp suất nước cấp 0.30 MPa (G), tối đa 0.50 MPa (G)

- Nhiệt độ tăng sau khi trao đổi nhiệt 90C

- Áp suất nước cấp tối thiểu tại mặt đất là 0.40 MPa (G)

- Áp suất nước quay về tối thiểu tại mặt đất là 0.20 MPa (G)

- Áp ở đầu nguồn là 0.7 MPa (G)

5 Nguồn điện cung cấp (cung cấp bởi trạm điện)

- Điện áp đầu vào là 20 kV, 3 pha, trạng thái trung bình theo tiêu chuẩn của khách hàng

- Điện áp phân phối (MV) 6.6 kV, 3 pha + N, trung tính nối đất trực tiếp

- Điện áp phân phối (LV) 400/230 V, 3 pha + N, trung tính nối đất trực tiếp

7 Khí điều khiển (cung cấp bởi xưởng phụ trợ)

- Áp suất bình thường 0.7 MPa, nhỏ nhất 0.5 MPa (G)

- Nhiệt độ tối đa 450C

- Nhiệt độ điểm sương -250C (ở điều kiện bình thường)

- Dầu không có trong không khí và khí khô

8 Khí nén (cung cấp bởi buyer)

- Áp suất bình thường 0.7 MPa (G)

- Nhiệt độ: 45 0C

- Chất lượng: không nhiễm dầu

9 Nitơ (cung cấp từ xưởng phụ trợ)

- Áp suất bình thường 0.7 MPa (G)

- Nhiệt độ: 45 0C

- Độ tinh khiết tối thiểu 99.9% thể tích

- Nồng độ oxy tối đa là 0.1% thể tích

10 Hơi cao áp (cung cấp từ xưởng phụ trợ)

- Áp suất 3.82 MPa (G)

- Nhiệt độ 3700C

- Hơi trung áp quá nhiệt

- Áp suất 2.37 MPa (G)

- Nhiệt độ 3200C

- Được sử dụng để khởi động tuabin KT06101 dẫn động cho máy nén CO2 và được sử dụngtrong thiết bị thủy phân urê R06102

11 Bơm vận chuyển nước ngưng tụ trích ra từ tuabin hơi máy nén CO2

- Áp suất tối thiểu ở 0.4 MPa (G)

- Nhiệt độ 600C (nó sẽ được xác nhận bởi MFR của KT06101)

- Chỉ được sử dụng cho chạy tuabin KT06101 máy nén khí CO2 trong bản dữ liệu (OutSeller scope of work)

12 Điều kiện chân không của tuabin (dẫn động cho máy nén CO2)

- Áp suất 0.02 MPa (áp suất tuyệt đối)

- Chỉ được sử dụng cho chạy tuabin KT06101 máy nén khí CO2 trong bản dữ liệu (OutSeller scope of work)

1.2.4 Thông tin nguyên liệu thô

1 Amonia lỏng (được cung cấp từ xưởng amonia và xưởng utility)

- Áp suất 2.4 MPa (G) tại B.L xưởng urê

- Nhiệt độ tối đa là 250C

- Độ tinh khiết NH3 tối thiểu 99.8% (wt)

- Nước + tạp chất tối đa 0.2% (wt)

- Nồng độ dầu tối đa 5 ppm (wt)

2 Ammonia lỏng cung cấp từ bồn chứa

- Áp suất 2.4 MPa (G) tại B.L xưởng urê

- Nhiệt độ -32.60C

- Thành phần các khí trơ hòa tan trong dung dịch amonia:

• Nồng độ hydrogen tối đa 35.35% theo thể tích

• Nồng độ nitơ tối đa 15.15% theo thể tích

• Nồng độ methane tối đa 44.19% theo thể tích

• Nồng độ argon tối đa 5.31% theo thể tích

• Độ hòa tan: 2.6 Nm3/tấn NH3

Ammonia nóng được đưa sang xưởng urê ở hoạt động bình thường, khi không có sảnphẩm ammonia nóng từ xưởng NH3, ammonia lạnh sẽ được lấy từ bồn chứa ammonia lỏng vàđược gia nhiệt nhẹ trước khi sử dụng

3 Carbon dioxide (Đầu vào máy nén CO2)

- Áp suất bình thường 0.15 MPa (A)

- Nhiệt độ bình thường 450C

- Thành phần:

• Carbon Dioxide tối thiểu 99.00% thể tích

• Hydrogen tối đa 0.92% thể tích

• Nitơ tối đa 0.08% thể tích

• Nước bão hòa

• Hướng dẫn sử dụng khởi động tuabin KT06101 máy nén khí CO2 được chỉ rõ trongbản dữ liệu (Out Seller scope of work)

4 Carbon dioxide (CO2 ở đầu đẩy máy nén)

- Áp suất tối thiểu 15.8 MPa (A)

• Nước bão hòa

1.2.5 Thông tin sản phẩm và tuần hoàn

1 Hơi nước ngưng tụ từ xưởng urê được chuyển sang xưởng phụ trợ (Battery Limits).

Nước ngưng tụ

- Áp suất 0.5 MPa (G) (gửi tới B.L)

- Nhiệt độ 500C

- Chất lượng nguồn nước: không ô nhiễm

Nước xử lý ở cụm xử lý nước gửi tới xưởng phụ trợ

- Áp suất tối thiểu 0.4 MPa (G) (gửi tới B.L)

- Nhiệt độ 500C

- Nồng độ ammonia mong muốn 1.0 ppm

- Nồng độ urê mong muốn 1.0 ppm

Nước xử lý ở cụm xử lý nước gửi tới cụm tạo hạt

- Áp suất 0.5 MPa (G) (gửi tới B.L)

- Nhiệt độ 500C

- Nồng độ ammonia được mong đợi 1.0 ppm

- Nồng độ urê mong đợi 1.0 ppm

- Lưu lượng yêu cầu 23097 kg/h

2 Hơi xuất từ xưởng urê tới hàng rào (xưởng tạo hạt)

3 Dịch urê tuần hoàn (từ cụm tạo hạt ở B.L của xưởng urê)

- Nồng độ tối thiểu urê + Biuret + Formaldehyde 45% wt

- Nồng độ biuret tối đa 0.95% wt (trạng thái khô)

- Nhiệt độ từ 35 – 450C (phụ thuộc vào điều kiện

nhiệt độ môi trường xung quanh)

4 Dịch urê nóng chảy sẽ được chuyển tới cụm tạo hạt ở đầu đẩy của bơm (P06108)

- Nồng độ Urê + Biuret tối thiểu là 95.98% wt

- Nồng độ nước tối đa 4% wt

- Nồng độ biuret tối đa 0.8% wt

- Lưu lượng Urê + Biuret 102647 kg/h

- Nồng độ ammonia tối đa 500 ppm

- Chất hoạt động: dung dịch formaldehyde

5 Hơi nước ngưng tụ gửi tới cụm tạo hạt

- Lưu lượng bình thường là 0 t/h, tối đa là 10 t/h (gián đoạn)

1.3 Các thông số sản xuất và tiêu thụ.

1.3.1 Thiết kế cơ bản

Các dữ liệu sau là thiết kế cơ bản của Cà Mau Fertilizer Project

Thiết kế cơ bản phù hợp với phân xưởng urê

1.3.1.1 Vị trí của dự án

Tổ hợp được đặt tại thành phố Cà Mau-Việt Nam

1.3.1.2 Công suất của dự án

Phân xưởng urê sản xuất không ít hơn 2385 tấn hạt urê trong 1 ngày

Xưởng urê có khả năng vận hành liên tục 24h một ngày, và 340 ngày trong năm, với côngsuất 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 điềukiện đặc biệt của quá trình vận hành phân xưởng

1.3.1.3 Nguyên liệu đầu vào của phân xưởng urê

2 Carbon dioxide (đầu hút máy nén CO2)

• Urê + biuret + formaldehyde 45% wt min

• Biuret (on dry basic) 0.95% wt max

Nhiệt độ thiết kế 4200C

6 Hơi quá nhiệt trung áp (Hơi M.P)

7 Khí điều khiển (được cung cấp xưởng phụ trợ)

Nhỏ nhất 0.5 MPa (G)Thiết kế 1.0 MPa (G)

Lớn nhất 450CThiết kế 750CĐiểm sương (ở điều kiện bình thường) -250C

8 Khí dịch vụ (được cung cấp từ xưởng phụ trợ)

Áp suất Bình thường 0.7 MPa (G)

Thiết kế 1.0 MPa (G)

Thiết kế 750C

Công suất yêu cầu trong suốt quá trình khởi động và dừng máy (không liên tục) 500 Nm3/

h max

9 Khí thụ động hóa (passivation air) đưa vào máy nén CO2 (được cung cấp từ xưởng phụ trợ)

Thiết kế 1.0 MPa (G)

Thiết kế 750C

Công suất (dry basic) 452 Nm3/h bình thường

10 Nitrogen (được cung cấp bởi Buyer)

Công suất yêu cầu cho purging, urê flare 250 m3/h bình thường

11 Nước khử khoáng (được cung cấp từ xưởng phụ trợ)

12 Nước sạch làm mát (được cung cấp tại B.L từ xưởng phụ trợ)

Điều kiện đầu vào tại B.L:

90C (độ tăng cho phép)Thiết kế 800C

13 Cung cấp năng lượng (được cung cấp từ trạm điện)

Sự miêu tả Điện thế danh nghĩa Phases/wires Tầng số

Ước tính năng lượng được yêu cầu 3507 KW

15 Các thiết bị của phân xưởng urê trong mạng lưới khẩn cấp

MP06105 A/B Động cơ điện bơm tăng áp NH3

MP06110 A/B Động cơ điện bơm ngưng tụ nước rửa

MP06111A/B Động cơ điện bơm nước rửa cao áp

MP06116A/B Động cơ điện bơm thu hồi nước thải kín

Máy nén CO2 và các thiết bị phụ trợ của tuabin hơi

Hệ thống đèn

Các van motor

1.3.1.4 Các nguyên liệu đầu ra từ phân xưởng urê

Dung dịch urê nóng chảy tới phân xưởng tạo hạt

Để sản xuất 2385 MTPD hạt urê, dung dịch urê sau đây phải được cấp làm nguyên liệucho phân xưởng tạo hạt:

(1) Tại đầu đẩy bơm P06108 A/B (mặt bích kết nối tại đầu ra)

Nước ngưng từ phân xưởng urê tới hàng rào

2 Nước condensate công nghệ:

Tới phân xưởng utility:

Lưu lượng được yêu cầu bởi phân xưởng tạo hạt 22650 kg/h

3 Hơi xuất cho hàng rào

Hơi LP tới mạng hơi:

PHẦN 2:CÔNG NGHỆ

2.1 Mô tả công nghệ

Quá trình này được đặc trưng bởi việc vận hành cụm tổng hợp ở áp suất khoảng15.6 MPa (G), với tỷ lệ NH3/CO2 trong thiết bị phản ứng khoảng 3.1 ~ 3.6 Điều này chophép độ chuyển hóa của CO2 trong tháp phản ứng đạt 60 ~ 63%, cũng nhờ vào các đĩa lỗngăn 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 + 32560 kcal/kmol cacbamat (0.1013 MPa; 250C) (1)

NH2COONH4 ↔ NH2CONH2 + H2O – 4200 kcal/kmol urê (0.1013 MPa; 250C) (2)

Phản ứng (1) tỏa nhiệt mạnh, phản ứng (2) thu nhiệt nhẹ và xảy ra trong pha lỏng

ở tốc độ thấp

Tiếp sau quá trình tổng hợp là quá trình phân hủy (và thu hồi) những chất chưađược chuyển hóa được tiến hành theo ba công đoạn: Phân hủy cao áp trong thiết bịStripper, 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 (1):

Sau khi ra khỏi thiết bị stripper, lượng cacbamat còn lại và ammonia sẽ được thuhồi ở hai giai đoạn ở áp suất 1.95 MPa (G) (MP) và 0.4 MPa (G) (LP) tương ứng

Khí NH3, CO2 đi ra từ đỉnh của stripper sẽ được trộn với dịch cacbamate tuần hoàn

từ cụm MP và được ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ cacbamate thứ nhất và thứ hai dưới

áp suất tương đương áp suất trong Stripper Ở đây hơi MLP và LP cũng được sinh ra Hơinước sản xuất ra sẽ được sử dụng ở các phần phía sau Khí trơ sau khi tách ra sẽ đượcđưa qua cụm MP, dịch cacbamat cuối cùng được tuần hoàn tại đáy thiết bị tổng hợp quamột bơm phun tia lỏng/lỏng lợi dụng dòng ammonia cao áp nạp vào tháp tổng hợp nhưmột dòng động lực Ejector này và các thiết bị ngưng tụ cacbamat nói trên cho phép bố trínằm ngang, đó là một trong những tính năng chính của công nghệ Snamprogheti

Một lượng nhiệt được thu hồi do đó cho phép tiết kiệm đáng kể tổng lượng hơinước và lượng nước sạch tiêu thụ:

- Tiền gia nhiệt cho dòng ammonia trước khi vào thiết bị tổng hợp bằng nhiệt tỏa ra

từ quá trình hấp thụ dòng khí ra khỏi giai đoạn phân hủy thấp áp

- Gia nhiệt cho thiết bị tiền cô đặc chân không bằng nhiệt tỏa ra từ quá trình hấp thụdòng khí ra khỏi giai đoạn phân hủy trung áp

- Thu hồi toàn bộ lượng nước ngưng công nghệ giống như nước cấp nồi hơi

- Dòng cacbamat cao áp tuần hoàn lại vòng tổng hợp cao áp được gia nhiệt sơ bộbằng dòng nước ngưng công nghệ

Quá trình tổng hợp urê bao gồm:

a) Tổng hợp urê và thu hồi NH3, CO2 ở áp suất cao

b) Tinh chế urê và thu hồi NH3, CO2 trung và thấp áp

2.1.1 Tổng hợp urê và thu hồi NH3, CO2 ở áp suất cao

Urê được sản xuất bằng cách tổng hợp từ ammonia lỏng và khí CO2 Trong tháptổng hợp, R06101, NH3 và CO2 phản ứng với nhau để tạo thành dạng cacbamat, một phần

sẽ bị khử nước để tạo urê và nước Các phản ứng như sau:

2NH3 + CO2 ↔ NH2COONH4

NH2COONH4 ↔ NH2CONH2 + H2O

Ở điều kiện tổng hợp (T = 185 ÷ 1900C, P = 15.6 MPa (G)), phản ứng thứ nhất xảy

ra nhanh và gần như hoàn toàn, phản ứng thứ hai xảy ra chậm và quyết định tốc độ củaphản ứng Phần cacbamat bị tách nước được xác định dựa vào tỷ lệ của các chất tham giaphản ứng, nhiệt độ và áp suất vận hành, thời gian lưu trong thiết bị phản ứng

Tỷ lệ mol NH3/CO2 khoảng 3.1 ~ 3.6

Tỷ lệ mol H2O/CO2 khoảng 0.5 ~ 0.7Ammonia lỏng nạp liệu vào xưởng urê (và một phần được đưa sang xưởng tạo hạt

để sản xuất MMU), từ xưởng ammonia ở 250C, được lọc qua các thiết bị lọc ammoniaS06127A/B, sau đó đi vào tháp thu hồi ammonia C06105 và được tập trung trong bồnchứa ammonia T06105 Từ T06105, ammonia được bơm lên áp suất 2.25 MPa bằng bơmtăng áp ammonia P06105 A/B Một phần ammonia này được đưa tới tháp hấp thụ trung

áp C06101, phần còn lại đi vào cụm tổng hợp cao áp

Ammonia vào cụm tổng hợp được bơm bằng bơm ammonia cao áp P06101 A/B,lên áp suất khoảng 22.9 MPa Trước khi vào tháp tổng hợp, ammonia được gia nhiệt

trong thiết bị gia nhiệt sơ bộ ammonia E06107, và được sử dụng làm lưu chất đẩy trongbơm phun cacbamat J06101 Hỗn hợp lỏng của ammonia và cacbamat từ J06101 vào đáytháp tổng hợp, ở đây nó sẽ phản ứng với khí CO2 nạp liệu.

CO2 từ xưởng ammonia ở áp suất 0.15 MPa (A) và nhiệt độ 450C đi vào máy nén

CO2 K06101 và được nén đến áp suất 15.7 MPa (G)

Một lượng nhỏ không khí được đưa vào dòng CO2 ở đầu vào cấp 2 máy nénK06101 để thụ động hóa các bề mặt thép không rỉ của các thiết bị cao áp, do đó bảo vệchúng khỏi ăn mòn do các chất phản ứng và sản phẩm phản ứng

Các sản phẩm phản ứng ra khỏi tháp tổng hợp chảy vào phần trên của thiết bịstripper E06101, hoạt động ở áp suất 14.6 MPa Đây là thiết bị phân hủy kiểu màng trongống thẳng đứng, trong đó lỏng được phân phối trên bề mặt gia nhiệt dưới dạng màng vàchảy xuống đáy nhờ trọng lực Thực tế, đây là thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ống thẳng đứng,với môi trường gia nhiệt ở phía vỏ, và đầu ống được thiết kế đặc biệt cho phép sự phânphối đồng đều dung dịch urê Thực tế, mỗi ống có một đầu phân phối kiểu lồng (ferrule)được thiết kế để phân phối đều dòng lỏng xung quanh thành ống dưới dạng màng Các lỗcủa đầu phân phối hoạt động như các đĩa; đường kính của các lỗ và đầu phân phối sẽ điềukhiển lưu lượng Khi màng lỏng chảy, nó được gia nhiệt và sự phân hủy cacbamat và bayhơi bề mặt xảy ra Hàm lượng CO2 trong dung dịch giảm do stripping NH3 khi NH3 sôi.Hơi tạo thành (thực chất là NH3 và CO2) bay lên đỉnh ống Nhiệt phân hủy cacbamatđược cung cấp nhờ sự ngưng tụ hơi bão hòa 2.17 MPa

Dung dịch thu hồi từ đáy tháp hấp thụ trung áp C06101 sau khi được gia nhiệt sơ

bộ sẽ được trộn với dòng khí ra khỏi stripper, đi vào các thiết bị ngưng tụ cacbamatE06105 A/B Sự ngưng tụ trong hai thiết bị trao đổi nhiệt cho phép sản xuất hơi ở các ápsuất khác nhau:

- Thiết bị ngưng tụ cacbamat thứ nhất E06105A sản xuất hơi trung thấp áp 0.55MPa (G) bão hòa

- Thiết bị ngưng tụ cacbamat thứ hai E06105B sản xuất hơi thấp áp 0.34 MPa (G)bão hòa

Trong thiết bị ngưng tụ cacbamat đầu tiên E06105A hỗn hợp giữa khí từ đỉnh thiết

bị stripper và dung dịch thu hồi từ đáy tháp hấp thụ trung áp C06101 sẽ bị ngưng tụ mộtphần sau đó nó đi vào thiết bị ngưng tụ cacbamat thứ hai E06105B, tại đây dòng khí sẽ bịngưng tụ gần như hoàn toàn (trừ một phần khí trơ) và được tuần hoàn về tháp tổng hợpR06101 thông qua bơm phun cacbamat J06101

Từ đỉnh của bình tách cacbamat S06101, khí không ngưng bao gồm khí trơ (khôngkhí thụ động, khí trơ trong dòng CO2 từ BL) chứa một lượng nhỏ NH3 và CO2 được đưatrực tiếp vào đáy thiết bị phân hủy trung áp T06122

2.1.2 Tinh chế urê và thu hồi NH3, CO2 trung và thấp áp.

Làm sạch urê và thu hồi khí xảy ra trong 2 giai đoạn ở áp suất giảm dần như sau:

- Giai đoạn 1 ở áp suất 1.95 MPa (G)

- Giai đoạn 2 ở áp suất 0.4 MPa (G)

Các thiết bị trao đổi nhiệt trong đó xảy ra quá trình làm tinh khiết urê được gọi làcác thiết bị phân hủy bởi vì trong các thiết bị này xảy ra sự phân hủy cacbamat

2.1.2.1 Giai đoạn làm sạch và thu hồi thứ nhất ở áp suất 1.95 MPa (G).

Dung dịch, với hàm lượng CO2 thấp, từ đáy thiết bị stripper E06101, được giãn nởtới áp suất 1.95 MPa (G) và đi vào phần trên thiết bị phân hủy trung áp Thiết bị này đượcchia thành 3 phần chính:

- Bình tách đỉnh S06102, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bóống

Thiết bị phân hủy kiểu màng trong ống E06102 A/B, ở đây cacbamat được phânhủy và nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ hơi 0.55 MPa (G) (ở phía vỏ của phần trênE06102 A) và làm lạnh trực tiếp nước ngưng hơi từ bình tách nước ngưng hơi chostripper S06109, ở áp suất khoảng 22 barg (ở phía vỏ của phần dưới E06102 B)

Bình chứa dung dịch urê T06122, bình này tập trung dung dịch urê đã được tinhkhiết ở giai đoạn 1 có nồng độ 60 – 63% khối lượng

Các khí không ngưng chứa không khí thụ động từ cụm cao áp sẽ được đưa vào đáyT06122 để thụ động hóa bề mặt đồng thời là tác nhân cho stripping

Khí giàu NH3 và CO2 ra khỏi đỉnh bình tách (S06102) được đưa vào phía vỏ củathiết bị cô đặc chân không sơ bộ (E06104), ở đó khí được hấp thụ riêng phần trong dungdịch cacbonat đến từ cụm thu hồi thấp áp

Tổng nhiệt tạo thành từ phía vỏ, do ngưng tụ/hấp thụ/phản ứng của các chất, đượcdùng để bốc hơi dung dịch urê đến từ giai đoạn làm sạch thứ hai đến nồng độ 80 – 85%khối lượng, do đó cho phép tiết kiệm đáng kể hơi thấp áp ở giai đoạn cô đặc chân khôngthứ nhất

Từ phía vỏ của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ E06104, pha hỗn hợp được đưavào thiết bị ngưng tụ trung áp E06106, tại đây CO2 được hấp thụ gần như hoàn toàn vànhiệt ngưng tụ/phản ứng được lấy đi nhờ nước làm mát

Từ E06106, hỗn hợp pha chảy vào tháp hấp thụ trung áp C06101, ở đây pha khítách ra sẽ đi vào bộ phận tinh chế Đây là tháp hấp thụ kiểu đĩa chóp và xảy ra hấp thụ

CO2 và tinh chế NH3

Các đĩa được nạp liệu bằng dòng hồi lưu ammonia sạch, để cân bằng năng lượngvào cột, và để tách CO2 và H2O có trong dòng khí NH3 và khí trơ bay lên

NH3 hồi lưu được lấy từ bồn chứa ammonia T06105 và được đưa vào cột bằngbơm tăng áp ammonia P06105 A/B.

Dòng khí chứa NH3 bão hòa, khí trơ với vài ppm CO2 (20 – 100 ppm) ra khỏi đỉnh

bộ phận tinh chế, được ngưng tụ riêng phần trong thiết bị ngưng tụ ammonia E06109 Từđây dòng 2 pha được đưa vào bồn chứa ammonia T06105

Dòng không ngưng bão hòa ammonia rời T06105 bay dọc trong tháp thu hồiammonia C06105, ở đây một lượng ammonia được ngưng tụ nhờ dòng ammonia lỏngđến từ giao diện của xưởng urê

Dòng khí rời đỉnh C06105 đi vào tháp hấp thụ ammonia trung áp E06111, ở đâyhàm lượng ammonia được giảm triệt để nhờ dòng dung dịch ammonia loãng ngược chiềuhấp thụ khí ammonia Khi ammonia trong pha khí được hấp thụ, nhiệt tạo thành sẽ làmtăng nhiệt độ của dòng lỏng đi xuống, do đó làm cản trở sự hấp thụ tiếp tục ammonia Đểduy trì nhiệt độ thích hợp, một dòng nước làm mát được cung cấp ở phía vỏ của E06111

Tháp rửa khí trơ trung áp C06103, được nối vào phần trên của E06111, gồm 3 đĩavan, ở đây khí trơ được rửa lần cuối bằng nước sạch Hàm lượng ammonia trong dòng khíbay lên nhỏ do đó nhiệt độ ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt hấp thụ Cuối cùng khí trơ được thugom vào ống khói

Từ đáy của E06111, dung dịch NH3 – H2O được tuần hoàn lại tháp hấp thụ trung

áp C06101 bằng bơm P06107 A/B Bơm này còn có dòng tuần hoàn dung dịch ammonialoãng tới phần trên của E06111

Dòng ra khỏi đáy C06101 được tuần hoàn bằng bơm dung dịch cacbonat cao ápP06102A/B về cụm thu hồi tổng hợp

2.1.2.2 Giai đoạn làm sạch và thu hồi thứ hai ở áp suất 0.4 MPa (G)

Dung dịch với hàm lượng CO2 rất thấp ra khỏi đáy thiết bị phân hủy trung áp đượcgiãn nở đến áp suất 0.4 MPa (G) và đi vào phần trên của thiết bị phân hủy thấp áp Thiết

bị này được chia thành 3 phần chính:

Bình tách đỉnh S06103, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bóống

Thiết bị phân hủy kiểu màng ống E06103, ở đây cacbamat được phân hủy và nhiệtđược cung cấp nhờ ngưng tụ hơi thấp áp bão hòa 0.55 MPa (G)

Bình chứa dung dịch urê T06103, bình này thu gom dung dịch urê đã được tinhchế giai đoạn 2 có nồng độ 69 – 71% khối lượng

Khí ra khỏi S06103 trước tiên được trộn với hơi từ cụm xử lý nước ngưng côngnghệ, và sau đó được đưa vào phía vỏ của thiết bị gia nhiệt sơ bộ ammonia cao ápE06107, ở đây chúng được ngưng tụ riêng phần Nhiệt ngưng tụ được thu hồi ở phía ống

để gia nhiệt sơ bộ ammonia lỏng cao áp (nạp liệu vào tháp tổng hợp urê)

Dòng phía vỏ của E06107 được đưa vào thiết bị ngưng tụ thấp áp E06108, ở đâyhơi NH3 và CO2 còn lại được ngưng tụ hoàn toàn Nhiệt ngưng tụ được lấy đi nhờ nướclàm mát ở phía ống.

Dung dịch cacbonat ra khỏi E06108 được thu hồi vào bồn chứa dung dịchcacbonat T06106 Từ đây dung dịch cacbonat được tuần hoàn về đáy tháp hấp thụ trung

áp C06101 bằng bơm P06103A/B qua phía vỏ của thiết bị cô đặc sơ bộ E06104 và sau đóqua thiết bị ngưng tụ trung áp E06106

Một phần nhỏ dung dịch cacbonat thấp áp cũng được dùng làm dòng hồi lưu vàophần tinh chế của tháp chưng T06106

Khí ra khỏi đỉnh của T06106 sẽ đi vào phần dưới của tháp rửa khí trơ thấp ápC06104 để giúp điều khiển áp suất của giai đoạn thu hồi thứ hai C06104 được nối vớiphần trên của E06112, nơi mà nước làm mát được cung cấp để lấy nhiệt hấp thụ

Trước khi đi vào E06114 dịch ure từ bơm P06106 A/B được trộn với dịch urê tuầnhoàn từ cụm tạo hạt

Dung dịch urê ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp được giãn nở tới áp suất 0.033MPa (A) và đi vào phần trên của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ Thiết bị này được chiathành 3 phần chính:

- Bình tách đỉnh S06104, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bóống Hơi được tách ra nhờ hệ thống chân không Z06105

- Thiết bị cô đặc kiểu màng E06104, ở đây lượng nhỏ cacbamat còn lại được phânhủy và nước được bốc hơi Nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ riêng phần (phíavỏ) khí đến từ thiết bị phân hủy trung áp

- Bình chứa lỏng ở đáy T06124, ở đây dung dịch urê được thu hồi có nồng độkhoảng 80 – 85% khối lượng

Dung dịch urê ra khỏi bình chứa T06124 nhờ bơm dung dịch urê P06106A/B bơmvào đáy thiết bị cô đặc chân không thứ nhất E06114 Thiết bị này hoạt động bằng với ápsuất làm việc của thiết bị tiền cô đặc chân không E06104 (tức là 0.033 MPa (A))

Hơi bão hòa áp suất 0.34 MPa (G) được cung cấp vàp phía vỏ E06114 để cô đặcdung dịch urê chảy trong ống