báo cáo thực tập tại công ty phân đạm hà bắc xưởng ure 1

Sau phân ly dịch Urê ở thiết bị 732, dung dịch tiếp tục qua gia nhiệt ở thiết bị 733 để nâng nhiệt độ lên 136ữ140oC vào thiết bị phân ly 734 phần khí bốc lên ở đỉnh, còn dung dịch Urê lú

xởng urê1

I- Lu trình công nghệ:

- NH3 lỏng có áp suất 1,95ữ2,1 MPa, nhiệt độ từ 15ữ30oC, nồng độ NH3≥ 99,8% từ kho cầu thuộc Xởng Tổng hợp NH3 đợc cấp đến công đoạn, đợc đa qua đồng hồ đo lu lợng FI721 vào bộ lọc 704A,B để lọc những tạp chất rồi qua van điều tiết LIC721 vào thùng chứa NH3 -705, thùng chứa 705 luôn ở mức 2/3 dịch diện, từ ngăn 1 thùng chứa này NH3 đợc dẫn tới bơm, nhờ bơm NH3 Piston cao áp 706 nâng áp suất lên 20,0 MPa đi qua thiết bị gia nhiệt NH3 lên nhiệt độ khoảng 35ữ50oC (chạy máy bình thờng, 150oC khi chạy máy ban đầu) rồi đa vào tháp tổng hợp 708B Ngăn thứ 2 của thùng chứa 705, NH3 đợc qua FI724 và

FI725 khống chế nhiệt độ phần đỉnh và đáy hấp thụ đoạn I - 715

- Khí CO2 từ công đoạn Tinh chế (Xởng tổng hợp NH3) cấp sang có các chất lợng nh sau: CO2 ≥

98 %, H2S ≤ 30 mg/Nm3, áp suất: 300 ữ 600 mmH2O, nhiệt độ: 30 ữ 45oC Khí CO2 trớc khi vào máy nén

đợc bổ sung 1 lợng không khí nén để đảm bảo nồng độ O2/CO2 = 0,5% thể tích, đợc nén qua các đoạn 1, 2

và 3 lên áp suất P = 3,36 MPa, đợc đa qua tháp khử H2S, ra tháp khử bảo đảm hàm lợng H2S ≤ 5mg/Nm3

tiếp tục đa vào nén đoạn 4 đoạn 5 nâng áp suất khí lên 20,0 MPa và nhiệt độ ≈120oC đa vào tháp tổng hợp 708B

-Tại tháp tổng hợp Urê (708B) xảy ra phản ứng tổng hợp Hiệu suất chuyển hoá là 65 ữ 68%, thời gian lu lại của nguyên vật liệu từ 45 ữ 60 phút tuỳ theo phụ tải, dung dịch ra khỏi 708B gồm có Urê, carbamat, NH3 tự do, khí không tham gia phản ứng và nớc, qua van điều tiết (PIC727) áp suất giảm xuống còn 1,65 ữ 1,7 MPa, nhiệt độ ∼120oC đa vào thiết bị dự phân ly (710A) Phần pha khí đợc tách ra ở 710A cùng với khí phân giải ở 710B (đã qua gia nhiệt cho dung dịch cô đặc đoạn I ) vào thiết bị làm lạnh 731B,C hạ nhiệt độ xuống 90 ữ 100oC rồi tiếp tục đa vào hấp thụ đoạn I-715 Phần dịch tiếp tục đi vào phân giải đoạn I (710B) tại đây pha khí đợc tách ra, bay lên trên, còn dung dịch đa sang thiết bị gia nhiệt (711), tại đây dung dịch đợc gia nhiệt lên đến nhiệt độ 155ữ160oC (bằng hơi nớc 1,27 MPa) đa sang phân

ly phân giải đoạn I-712, lợng khí ở đây có nhiệt độ cao đợc đa trở lại thiết bị 710B trợ nhiệt cho dịch từ 710A xuống rồi cùng với lợng khí ở 710B bay lên

Dịch ở 712 qua van điều tiết lần thứ hai LIC722 áp suất giảm xuống 0,25 ữ 0,35 MPa, nhiệt độ từ

110 ữ 120oC đa sang phân giải đoạn II (713) ở phần trên khí đợc tách ra, bay lên đỉnh thiết bị, còn dung dịch đợc qua thiết bị 714 dùng hơi nớc 1,27 MPa tăng nhiệt lên 145 ữ 150oC đa vào phần dới của 713 khí

ở đây ra tập trung ở đỉnh, còn dịch Urê ra ở phần đáy qua tiết lu lần nữa ở LIC724 về áp suất thờng vào thiết

bị bốc hơi nhanh (730) rồi vào gia nhiệt cô đặc đoạn I (731A), phần dới đợc gia nhiệt bằng khí hỗn hợp từ 710B, đoạn trên dùng hơi nớc 1,27 MPa tăng nhiệt độ dung dịch Urê lên 120 ữ130oC Sau phân ly dịch Urê ở thiết bị 732, dung dịch tiếp tục qua gia nhiệt ở thiết bị 733 để nâng nhiệt độ lên 136ữ140oC vào thiết

bị phân ly 734 phần khí bốc lên ở đỉnh, còn dung dịch Urê lúc này có nồng độ 99,8% xuống bơm Urê đậm

đặc (735A,B) bơm lên đỉnh tháp, nhờ vòi phun tạo hạt, hạt Urê rơi từ đỉnh tháp xuống, ở đỉnh tháp có lắp 2 quạt gió, hút gió ngợc từ dới lên để làm lạnh hạt Urê, rơi xuống đáy tháp, nhờ hệ thống sàng phân loại để loại bỏ những hạt không hợp cách, hạt Urê hợp cách đợc dẫn vào băng tải số 1, đến bộ làm lạnh và phun chất trợ gia chống đóng cục, qua hệ thống băng tải 2, sản phẩm Urê đợc chuyển sang bộ phận đóng bao, xếp dỡ rồi xếp vào kho

-Phần hơi thứ từ các thiết bị 730, 732, 734 đợc các bơm tuye 742, 743, 744, 746 hút qua các bộ làm lạnh, ngng tụ 739, 740, 741,745 dịch ngng tụ đợc tập chung về thùng chứa 747 Dung dịch ở 747 nhờ bơm 748 A,B bơm lên tháp hấp thụ 720, 721 để hấp thụ với khí phân giải ở 713 đa sang, dung dịch ở 720

do bơm 722 A,B,C tăng áp lên 1,7 MPa cùng với khí ở 710B qua trao đổi nhiệt với dung dịch Urê ở 731A

đa về hấp thụ đoạn I (715) Khí từ hấp thụ ở 720 còn lại đợc hấp thụ tiếp ở thiết bị 721 Dịch của 721 do bơm 722C,B nâng áp lên 1,7 MPa đa vào hấp thụ khí trơ 719, hấp thụ khí không ngng tụ ở 717A,B-718 Dung dịch hấp thụ của 719 đợc đa về phần đỉnh của tháp hấp thụ đoạn I (715) để rửa lợng Carbamat tích

tụ ở trên các tầng đĩa Khí NH3 từ đáy tháp 715 bay lên phần đỉnh và đợc rửa bằng NH3 lỏng để khử triệt

để lợng CO2, lợng khí NH3 từ 715 lên 717 A,B-718 đợc làm lạnh, ngng tụ về thùng chứa 705 cùng với NH3

từ kho cầu đa vào Khí không hấp thụ hết ở 719 và 721 tập trung đa vào tháp hấp thụ khí cuối 723, dịch đa

về thùng chứa 725A,B, khí còn lại ở hấp thụ 723 thải ra ngoài

II - Cơ sở của quá trình tổng hợp Urê:

Ngời ta điều chế Urê bằng cách:

2NH3 + CO2 = (NH2)2 CO + H2O + Q

Nhng thực tế xảy ra theo 2giai đoạn :

Giai đoạn 1

2NH3 + CO2 ⇔ NH4COONH2 + Q

Giai đoạn 2.

NH4COONH2 ⇔ (NH2)2CO + H2O - Q

Đầu tiên chúng tạo dịch cácbamát và tiêp đó dịch cácbamát này phân huỷ thành Urê và nớc

Ở giai đoạn 2 này phản ứng tuơng đối chậm cho nên nó khỗng chế quá trình tổng hợp Pha lỏng gồm các muối chảy lỏng -Amônicácbamát -Urê -Amônicácbônát và nớc ,phản ứng xẩy ra chủ yếu trong pha lỏng vì khối lợng các chất ban đầu cầng cao thì áp suất trong tháp càng tăng và càng giảm khối lợng cácbamat amôn , có thể phân giải thành Amôniắc và dioxitcacbon Và đồng thời tăng mức độ chuyển hoá cacbamát amon thành Urê

III.Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tổng hợp urê.

1- ảnh hởngcủa NH3 d

Ảnh hởng lớn nhất của việc tăng hiệu suất của Urê là lợng NH3 d trong thực tế sản xuất ở hổn hợp ban đầu với tính toán Lợng NH3 tác dụng với nớc sinh ra trong quá trình tổng hợp Urê và làm chuyển dịch cân bằng về phía tạo ra nhiều Urê và làm cho thuỷ phân cácbamátamon tạo thành sản phẩm phụ bị chậm lại Đồng thời giảm ăn mòn thiết bị Lợng d NH3 còn làm thấp điểm nóng chảy cacbamát

2- ảnh hởng của CO2

Trong tổng hợp Urê lợng CO2 d không ảnh hởng đến hiệu suất Urê ,nhng nồng độ của nó trong khí ban đầu lại có ý nghĩa rất lớn Nếu nòng độ CO2 thấp thì phần lớn trong khí CO2 có chứa các khí tạp chất

nh (H2, N2, O2 , CO) cho nên nó làm giảm áp suất riêng phần của Amôniắc Do đó làm giảm độ hoà tan của nó bên trong pha lỏng Phần nữa nó lại gây ăn mòn thiết bị

3- Độ chứa đầy

Độ chứa đầy là lợng nguyên liệu đợc chứa trong một đơn vị thể tích thùng phản ứng

γ = w/ v (g/cm3)

Trong đó: (γ) làđộ chứa đầy, (w) là lợng nguyên liệu trong tháp

Ta có thể đỏnh giá sự ảnh hởng của tỷ trọng dịch trong tháp đối với tốc độ chuyển hoá cácbamát thành Urê Giai đoạn đầu của phản ứng có tốc độ chuyển hoá nhỏ khi tỷ trọng hổn hợp trong tháp nhỏ, lúc này

sự tăng tỷ lệ pha khí trong hệ 2 pha dẫn đến tốc độ phản ứng tăng Nhng càng về sau khi khối lợng dịch trong tháp càng lớn thì tốc độ phản ứng càng tăng mạnh và ngợc lại Thực tế thì độ chứa đầycó ý nghĩa không lớn lắm ,vì ở đây ta sản xuất liên tục cho nên ở trong tháp luôn ở điều kiện đầy mà quan trọng là ở

tỷ khôí của phản ứng

4 - ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian :

- Urê đợc tạo thành từ dịch cácbamat chảy lỏng Nhng quá trình tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn điểm cháy lỏng của dịch Cácbamat sạch hơn vì việc đun nóng các bamát sẽ giải phóng nớc Nớc sẽ hạ thấp nhiệt độ chảy lỏng của nó Chẳng hạn khi dịch có chứa 9,2% nớc thì nhiệt độ nóng chảy của nó ở 140oC, nhng khi chứa 14% nớc thì nhiệt độ nóng chảy ở 130oC Mặt khác dới tác dụng của nớc, một phần cácbamat chuyển thành amôni cacbamát và sau đó tạo thành Bicabomát Chính những chất này chúng làm giảm nhiệt độ chảy lỏng của cácbamát

-Tốc độ phản ứng tổng hợp U rê đợc đặc trng bằng hiệu suất chuyển hoá của CO2 trong một đơn vị thời gian Với cùng thời gian phản ứng nh nhau mà nhiệt độ khác nhau, thì khi tăng nhiệt độ → hiệu suất chuyển hoá tăng Mặt khác khi tăng nhiệt độ thuận lợi với nồng độ amôniắc trong pha lỏng và tính thu nhiệt của phản ứng tách nớc của dịch cacbamát giai đoạn 2

Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm nóng chảy của cacbamat, thì phản ứng đầu tiên có cácbamát rắn tạo thành Urê rắn tốc độ rất chậm, sau một thời gian nhất định Urê và nớc tạo thành làm hạ nhiệt độ nóng chảy của hệ hoá lỏng, khi đó tốc độ phản ứng tăng dần và đạt cân bằng

Khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ điểm nóng chảy cacbamát, do cácbamát ở thể lỏng nên tốc độ tạo thành Urê khá nhanh đều đạt cân bằng

-Ở nhiệt độ tơng đối cao (180 ữ200oC) hiệu suất chuyển hoá CO2 ngợc lại bị hạ thấp, điều này do phản ứng phụ xây ra Nếu nhiệt độ cao hơn 200oC thì việc ăn mòn thiết bị bởi hỗn hợp phản ứng tăng nhanh Vì thế cho nên thực tế tổng hợp ở to <200oC

5- ảnh hởng của áp suất:

-Trong quá trình tổng hợp Urê thì áp suất không phải là biến số độc lập nó phụ thuộc vào nhiệt độ

và tỷ lệ NH3 ; CO2 và H2O ; CO2

-Các bamát có áp suất hơi cao, vì vậy ngời ta phải tiến hành tổng hợp ở áp suất cao, áp suất tổng hợp thờng cao hơn áp suất cân bằng Nếu áp suất tổng hợp thấp hơn áp suất cân bằng không những NH3 trong pha dịch thoát ra làm cho NH3 trong pha dịch giảm và đồng thời có thể làm cho cácbamát phân giải từ đó làm giảm hiệu suất chuyển hoá CO2

-Áp suất không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và còn phụ thuộc các tỷ lệ NH3 : CO2 trong hỗn hợp ban

đầu, P tăng đột biến khi tăng hàm lợng CO ,còn d NH không dẫn đến sự tăng P nhanh nh vậy D NH bị

giảm khi bổ sung nớc vào hệ Tốc độ tạo thành cácbamát tăng gần nh theo tỷ lệ bình phơng của áp suất ở

áp suất khí quyển việc tạo thành Cácbamát rất chậm nhng ở P=100at và t = 150o thì xẩy ra tức thời

-Trong quá trình tổng hợp Urê một số chất khác do phản ứng phụ tạo thành amôncácbômát và Amôn bicacbamát NH4HCO3 đều làm giảm nhiệt độ nóng chảy của cácbamát và chúng nh một chất xúc tác thúc

đẩy quá trình tổng hợp Urê Cho nên ta thờng nói phản ứng tổng hợp Urê là phản ứng tự xúc tác Vì vậy P chung của cácbamát luôn < P cân bằng của toàn hệ Urê - Cácbamát và nớc

6- ảnh hởng của hàm lợng khí trơ:

Trong quá trình tổng hợp U rê khi độ thuần CO2 thấp , nghĩa là vẫn có lẫn nhiều khí tạp chất (khí trơ) Khí trơ vào tháp sẽ làm giảm hiệu suất tổng hợp của Urê, công suất của máy nén Bởi lẽ lợng khí trơ chiếm một phần thể tích tháp tổng hợp

7 - ảnh hởng của chế độ thủy động:

Do sự chênh lệch về to và khác nhau về tỷ trọng nên các nguyên liệu trong tháp tổng hợp xảy ra hiện tợng đảo trộn Kết quả của sự đảo trộn làm cho nguyên liệu có nồng độ Urê ở phần đỉnh cao lại trộn lẫn với phần ở đáy có nồng độ U rê thấp bởi tháp có đờng kính lớn Vì thế trong quá trình tổng hợp Urê để tránh hiện tợng đó, ngời ta đã bố trí các tấm ngăn làm cho dịch không quay lại đợc khi dịch qua tấm ngăn

có mặt cắt thu nhỏ nên tốc độ dòng chảy lớn, diện tích tiếp xúc giữa NH3 và CO2 cũng tăng lên làm cho tốc độ phản ứng tăng nhanh và hiệu suất chuyển hoá thành Urê tăng

IV- Các điều kiện tổng hợp Urê trong công nghiệp:

Trong công nghiệp tổng hợp Urê yêu cầu về chất lợng sau :

*NH3 nguyên liệu trong sản xuất Urê là NH3 lỏng hàm lợng > 99,8% trọng lợng, hàm lợng khí trơ hoà tan trong NH3 càng nhỏ càng tốt Nếu trong NH3 có hoà tan tơng đối nhiều H2 và N2 thì sau khi vào tháp tổng hợp Urê sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất tổng hợp Hàm lợng dầu không đợc lớn hơn 15 PPM Nếu hàm lợng dầu lớn sẽ bám lên bề mặt trao đổi nhiệt sẽ làm giảm hiệu suất truyền nhiệt Trong phơng pháp Stripping CO2 còn có khả năng Ôxy hoá ở nhiệt độ cao, dẫn đến sự cố nổ rất nguy hiểm

*Khí CO2 : CO2≥ 98,5% ( thể tích gốc khô) Khí trơ không tham gia vào phản ứng ≤ 1,5 % tạp chất

S ≤ 15mg/Nm3 Hàm lợng S càng nhỏ càng tốt Bởi vì tạp chất Sunfua có khả năng ăn mòn rất mạnh Hàm lợng H2 trong khí trơ phải khống chế < 1,2% thể tích Nếu hàm lợng H2 trong khí trơ tăng thì ở bộ phận nào đó của hệ thống tổng hợp Urê sẽ tạo NH3 - H2- O2 đây là hỗn hợp nổ nguy hiểm Để ngăn ngừa thiết bị sản xuất ăn mòn cho nên ngời ta đã bổ sung vào khí nguyên liệu CO2 1 lợng Ô xy hoặc không khí nhất định khoảng 0,55 % thể tích

*Điều kiện làm việc của tháp tổng hợp :

- Nhiệt độ 188 ữ 190oC áp suất 200 at - Tỷ lệ NH3/CO2 = 3,8 ữ 4,5

- Lợng d NH3 có tác dụng điều chỉnh to phản ứng nâng cao hiệu suất tổng hợp, ngăn ngừa ăn mòn, nhng nếu ta đổ lợng d lớn thì dẫn đến thiết bị thu hồi NH3 lớn cồng kềnh phức tạp Tỷ lệ H2O/CO2 = 0,5 ữ

0,7 Thời gian lu lại của vật liệu trong tháp khoảng 45 ữ 60 phút

- Sau khi đa nguyên liệu NH3 và CO2 vào tháp chúng tạo thành cacbamát Tốc độ phản hứng này rất nhanh và toả nhiệt lớn, khi thành phần vật liệu đa vào tháp ở mức độ nhất định Nhiệt độ tăng đến mức độ nào đó thì hiệu suất chuyển hoá CO2 giảm xuống, hơn nữa nhiệt độ chỉ tăng đều một mức giới hạn nào đó

để tránh ăn mòn thiết bị Nhiệt lợng toả ra sẽ quyết định nhiệt độ cần thiết gia nhiệt cho tháp Hiện nay

điểm nóng chảy của cacbamát 152oC vì thế xét về góc độ công nghệ tháp tổng hợp phải gia nhiệt đều

130ữ150oC

- Mặt khác khi đa nguyên liệu vào tháp phản ứng giữa NH3 và CO2 tạo thành cacbamat có tốc độ rất nhanh và toả nhiệt lớn, làm cho nhiệt độ lớp lót bằng thép không rỉ tăng nhanh còn nhiệt độ thép tăng chậm tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài lớn Vì hệ số giãn của thép không rỉ =1,5 lần thép các bon Làm cho lớp lót thân thùng phát sinh ứng xuất nhiệt có khả năng phá huỷ kết cấu của thép hoặc lớp lót Vì vậy ta phải gia nhiệt trớc để tâng nhiệt độ tháp tạo điều kiện cho tháp giãn nở đồng đều Đồng thời với việc tăng nhiệt độ là tăng áp xuất Khi đa nguyên liệu vào tháp, nhiệt độ trong tháp khoảng1500

C, và áp suất phân giải của cácbamát ở 1500C khoảng70 at Để cácbamát không bị phân giải thì áp suất thao tác thực tế của tháp tổng hợp lớn hơn áp suất phân giải của cácbamát Đó là nguyên nhân trớc khi đa nguyên liệu vào tháp phải tăng áp suất lên 80 ữ 100at

V- Cơ sở quá trình chng cất và phân giải dịch urê:

- Trong dịch sản xuất Urê từ tháp ra có chứa NH4COONH2 ,NH3, CO2, H2O, CO(NH2)2 Để thu hồi các khí trong quá trình chuyển hoá cha hết nh NH3 ,CO2 ,nằm trong dung dịch cácbamát ngời ta tiến hành công đoạn chng cất phân giải trung ,thấp áp Phản ứng tạo thành là quá trình giảm thể tích Giảm áp suất

và tăng nhiệt độ làm cacbamát cha chuyển hoá nằm trong dung dịch tổng hợp sẽ phân giải thành khí NH3

và CO2 Quá trình giảm áp và gia nhiệt vừa có lợi cho quá trình phân giải cácbamát ,vừa có lợi cho việc tách NH3 và CO2 d thừa trong dung dịch tổng hợp

- Trong dây chuyền tổng hợp Urê ngời ta tiến hành phân giải dịch sau khi ra khỏi tháp tổng hợp ở 2 giai đoạn , giai đoạn đầu tiến hành ở trung áp 17 at giai đoạn này khoảng 90% cácbamát bị phân huỷ Trong hệ thống thu hồi phân giải trung áp có quá trình phân giải, hấp thụ và ngng tụ Quá trình phân giải

đòi hỏi áp suất phải thấp thì hiệu suất mới cao còn hấp thụ và ngng tụ là qúa trình ngợc lại của quá trình phân giải Vì vậy việc lựa chọn áp suất thao tác thích hợp là một thể thống nhất rất mâu thuẫn, sự lựa chọn

áp suất thống nhất ở nhiệt đọ nớc làm lạnh của bộ ngng tụ NH3 ,vì phải làm lạnh ngng tụ khí NH3 thành

NH3 lỏng ,mà nhiệt độ ngng tụ NH3khống chế bằng nhiệt độ nớc làm lạnh nhng nhiệt độ nớc làm lạnh lại quyết đinh bởi điều kiện khí hậu và chất lợng nứơc (với tác nhân làm lạnh là nớc ở nhiệt độ môi trờng thì

NH3 ngng tụ ở áp suất 17 at).Vì vậy ngng tụ NH3 đã lựa chọn đợc nhiệt độ ngng tụ thì quyết đợc áp suất ngng tụ ,thì khi đó áp suất thấp nhất của hệ thu hồi phân giải cácbamát sau hấp thụ trung áp cần thoả mãn

điều kiện về các vấn đề cân bằng nớc của hệ thống Đồng thời còn phải xét tới hiệu suất phân giải cácbamát và hiệu suất bốc hơi của NH3 ở phân giải trung áp Với nhiệt độ của tác nhân lạnh là nớc ở môi trờng áp suất phân giải là 17at Điều kiện lựa chọn phải thoả mãn ngng tụ NH3

Xét điều kiện tổng quát thành phần và nhiệt độ hấp thụ trung áp

Xét tới nhiệt độ phân giải trung áp và hiệu suất phân giải

Điều kiện lựa chọn áp suất để đáp ứng yêu cầu trên nên chọn áp suất tuần hoàn trung áp 17at ,áp suất cao không thể tách hoàn toàn các chất không tham gia phản ứng hết NH3 và CO2 ra khỏi dung dịch Để làm

đ-ợc điều này ta cần phải hạ thấp áp suất xuống từ 2 ữ 3 at áp suất càng thấp thì lợng NH3 bay hơi càng tốt

và hiệu suất phân giải càng cao

NH4COONH2 ⇔ 2NH3 + CO2

và kèm theo một số phản ứng phụ

NH4COONH2 + H2O ⇔ (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 ⇔ NH4HCO3 + NH3

NH4HCO3 ⇔ (NH4)2CO3 + CO2 +H2O

Trong quá trình phân giải một phần Urê bị phân huỷ theo:

(NH2)CO + H2O → NH2CO2NH4 → (NH4)2CO3

2(NH2)2CO → NH2CONHCONH2 + NH3

(NH2)2CO → NH4CNO → NH3 + HNCO

HNCO → H3N3CO3

Để ngăn ngừa sự hình thành Biuret (NH2CONHCONH2) trong quá trình phân giải cần rút ngắn thời gian lu dịch và chng cất ở nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ phân giải trung áp

VI Cơ sở hoá lý của quá trình cô đặc:

1 - Quá trình bốc hơi;

-Bốc hơi là quá trình làm giảm lợng NH3 tự do và CO2 trong dung dịch Urê từ hệ thống thấp áp Hàm lợng NH3 tự do ở thấp áp khoãng 1,4% sau qua bốc hơi nhanh giảm xuống còn khoãng 0,3%, khi bốc hơi cô đặc sự mất mát Urê đợc xác định bởi sự thuỷ phân và sự chuyển hoá thành Biuret

(NH2)CO + H2O ⇔ NH3 + CO2

(NH2)2CO ⇔ NH2- CO - NH- CO- NH2 + NH3

- Sự mất mát Urê khi chng bốc hơi giảm xuống khi tăng cờng độ gia nhiệt Độ mất mát khi chng bốc hơi giai đoạn 2 thấp hơn ở giai đoạn 1 ,trong đó sự khác nhau về giá trị tuyệt đối các mất mát này tăng lên khi giảm áp suất chân không Tuy nhiên sự chng bốc dịch Urê làm khối lợng nhiều chất mất đi theo hơi kể cả Urê ,sự phân bố cân bằng Urê pha lỏng và pha hơi đợc tính nh sau :

CO(NH2)2 lỏng ⇔ CO(NH2)2 hơi

K = Pk/Nk = P.Nk.Nl

Trong đó :

Nk - Đơn vị phần mol Urê trong pha khí

Nl - Đơn vị phần mol Urê trong dung dịch

Pk - áp suất hơi Urê

P - áp suất chung của hệ

-Mục đích của việc xác định cân bằng lỏng hơi trong giai đoạn chng bốc hơi là để cô đặc dịch Urê tới nồng độ yêu cầu ,nhằm giảm thấp sự tạo thành Biuret Trong Urê phản ứng tạo thành Biuret xuất hiện

ở nhiệt độ nóng chảy của Urê, mặt khác khi cô đặc diễn ra quá trinh tạo thành Biuret và quá trình ng ợc lại

là amoni hoá Biuret Nếu hàm lợng Biuret lớn hơn hàm lợng cân bằng thì diễn ra quá trình hình thành Urê

từ Biuret Vậy khi áp suất amôniắc trên dịch nóng chảy tăng lên nồng độ Biuret cân bằng trong pha lỏng giảm xuống tức là cân bằng chuyển dịch về phía tạo thành Urê

NH2CONHCONH2 + NH3⇔ 2(NH2)2CO

-Bằng thực nghiệm cho thấy, tốc độ tạo thành Biuret tăng lên khi nhiệt độ tăng Vì vậy quá trình cô

đặc phải tìm cách hạ thấp nhiệt độ tới mức có thể đợc Để đạt đợc nồng độ Urê ≥ 99,7% trớc khi tạo hạt thì phân áp hơi nớc trong pha khí phải hạ thấp Việc giảm áp suất khi cô đặc phải dựa trên nhiệt độ sôi và nhiệt độ kết tinh của nó Nếu dịch Urê bốc hơi ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh làm tinh thể tách ra gây tắc thiết bị ,cho nên chng bốc theo 2 giai đoạn Trong giai đoạn 1 bốc hơi ở áp suất cao hơn 0,273 at tuyệt đối (200 mm Hg) một chút làm cho bốc hơi một lợng lớn nớc để nâng nồng độ dung dich lên 95% Nhiệt độ bão hoà của dung dịch urê 95% là 1200C Do đó khống chế nhiệt độ cao hơn một chút từ 128 ữ

1320C để tránh kết tinh Nếu nh áp suất cô đặc đoạn một quá cao thì lợng nớc bốc hơi ít tới đến bốc hơi

đoạn 2 sẽ bốc hơi quá tải Bởi vì dung dịch sau khi cô đặc đoạn 2 để đa đi tạo hạt phải đạt nồng độ ≥ 99,7

% cho nên áp suất cô đặc duy trì thấp tơng ứng với nhiệt đố sôi của dung dịch 138 ữ 142 0C Khi nồng độ dung dịch Urê ở 99,7% và nhiệt độ 1400C thì áp suất hơi nớc bão hoà của dung dịch sẽ là 25 mmHg Thời gian lu của dung dịch càng dài thì sự thuỷ phân của URê càng cao , nên việc cô đặc trong áp suất chân không vừa rút ngắn thời gian bốc hơi vừa hạn chế sự tạo thành Biuret

-Để đảm bảo thời gian lu trong thiết bị bốc hơi của dịch phải đảm bảo có tốc độ bốc hơi cao vì thế phải:

+ Liên tục cung cấp nhiệt

+ Rút lợng hơi đã sinh thành ra ngoài

-Để nâng cao hệ số truyền nhiệt chọn thiết bị cô đặc bốc hơi loại màng Nguyên tắc của thiết bị cô

đặc bốc hơi loại màng là: dịch Urê vào đáy các ống chùm, hơi nớc đi ngoài ống gia nhiệt cho dịch chứa trong ống, nớc bốc hơi lên dơi tác dụng của dòng hơi kéo lên phía trên làm cho dung dịch tạo thành màng mỏng bám dọc theo vách ống chùm và ngợc lên phía trên với tốc độ lớn để vào bộ phận phân ly và men theo các cánh xoắn ốc tiếp tục lên phía trên ,sau đó đợc tách ra và đa đi tạo hạt

2- Quá trình tạo hạt:

Khi dịch Urê từ cô đặc đoạn 2 đạt nồng độ ≥ 99,7% đợc bơm 735 A,B đa lên đỉnh tháp vào vòi phun

để tạo hạt Dịch Urê đợc vòi phun quay văng ra ở nhiệt độ cao gặp luồng không khí lạnh đi từ dới lên (dòng khí này do quạt ở đỉnh tháp hút) chúng tạo thành dòng xoáy của lực li tâm của vòi phun kết hợp với lực hút của quạt gió , cho nên các giọt Urê đợc vê laị tròn đều và trong quá trình đó đờng đi của các hạt Urê từ đỉnh tháp xuống đến đáy có thời gian dài hơn cho nên chúng cũng đợc làm nguội đi cơ bản và qua sàng phân loại xuống băng tải đa đi đóng bao

VII-Các quy trình thao tác Xởng Tổng Hợp Urê

1.Cơng vị nén CO 2

1.1.Nhiệm vụ cơng vị:

Cơng vị nén CO2 là một trong những cơng vị quan trọng của quá trình sản xuất Urê Khí nguyên liệu CO2 đợc đa tới từ phân xởng tinh chế ,khí sau khi qua nén đoạn 3 qua tháp khử lu huỳnh về nén đoạn

4 vào đoạn 5 đợc nén tới 200 Kg/cm2 (Đã đợc bổ xung không khí) dùng để tổng hợp Urê Trong quá trình thao tác, thờng xuyên duy trì áp lực ổn định, vận hành an toàn, cung cấp khí CO2 đúng quy cách cho tổng hợp Urê và đặt nền móng tốt cho vịêc sản xuất Urê của toàn phân xởng

1.2.Chỉ tiêu công nghệ:

1.2.1.áp suất:

Cửa vào nén đoạn 1: 200 ữ 300mmH2O

Cửa ra nén đoạn 1: 2,4 Kg/cm2

Cửa ra nén đoạn 2: 10,5Kg/cm2

Cửa ra nén đoạn 3: 33,6Kg/cm2

Cửa ra nén đoạn 4: 80,5Kg/cm2

Cửa ra nén đoạn 5: 210,0Kg/cm2

Dầu tuần hoàn : 3,0Kg/cm2

Dầu ống nhánh : 1,5Kg/cm2

(Quá 4 phút áp suất dầu không lên đợc sẽ tự động ngừng máy)

Nớc làm lạnh : 1,2Kg/cm2

( Khi áp suất nớc nhỏ hơn áp của khoá liên động máy sẽ tự ngừng)

1.2.2.Nhiệt độ:

Nhiệt độ cửa ra đoạn 1:140OC, Sau làm lạnh: 35 ữ 40OC

Nhiệt độ cửa ra đoạn 2:140OC, Sau làm lạnh: 35 ữ 40OC

Nhiệt độ cửa ra đoạn 3:140OC, Sau làm lạnh: 35 ữ 40OC

Nhiệt độ cửa ra đoạn 4:140OC, Sau làm lạnh: 35 ữ 40OC

Nhiệt độ cửa ra đoạn 5:120OC

Nhiệt độ gối đỡ trục : 60OC

(Khi tới 60OC sẽ báo cảnh, đến 65OC tự động ngừng)

1.2.3.Điện:

Công suất 703A,B,C: 1000kw/h

Công suất 703D,E: 475kw/h

Điện thế máy chính: 6.000 Vol

Điện thế chỉnh lu: 77 Vol

Dòng điện máy chính: 114 A

Dòng chỉnh lu: 183 A

Cosϕ máy chính: 0,9

Độ cách điện: 6 MΩ

4-Năng suất:

Năng suất 703A,B,C: 3300Nm3/h

Năng suất 703D,E: 2100Nm3/h

5- Phân tích:

Thuần độ khí CO2≥ 98,0 %V

Hàm lợng H2S trong CO2 vào≤ 300 mg/m3

Hàm lợng H2S sau khi qua khử ≤ 15 mg/m3

Ô xy bổ xung vào khí CO2:

Ban đầu: 0,8 %V

Chạy máy bình thờng: 0,55 %V

2.Cơng vị tuần hoàn hiện trờng

2.1.Nhiệm vụ cơng vị:

Cơng vị khống chế là cơng vị chủ chốt nhất trong dây chuyền sản xuất Urê, có trách nhiệm tiếp nhận CO2 và NH3, thông qua các cơng vị nén, bơm, để tổng hợp ra Urê đồng thời phân giải thu hồi các chất cha phản ứng cho tuần hoàn trở lại chu trình Ngoài ra phải duy trì sản xuất ổn định, nâng cao chất l-ợng sản phẩm

2.2.Chỉ tiêu công nghệ:

2.2.1.áp suất:

Tháp tổng hợp Urê PIC727 = 200Kg/cm2

Tuần hoàn đoạn I PIC722 = 17 ± 0,5Kg/cm2

Tuần hoàn đoạn II PIC737 = 2 ± 0,2Kg/cm2

Hệ thống chng nhả NH3 PIC745 = 3,5 ± 0,2Kg/cm2

Độ chân không cô đặc đoạn I PIC753 = 500 ữ 520mmHg

Độ chân không cô đặc đoạn II PIC751 = 700 ữ 720mmHg

Bộ bão hoà hơi nớc P785 = 2,8 ữ 3,0Kg/cm2

2.2.2.Nhiệt độ:

Cửa ra bộ gia nhiệt 707 TI722-3 = 35 ữ 50OC

Tháp tổng hợp 708 TIC725-1-2 = 188 ± 2OC

Dịch đáy tháp hấp thụ 715 TIC732 = 85 ữ 95OC

Khí ra hấp thụ 715 TIC733 = 45 ữ 50OC

Dịch ra phân ly phân giải đ.1 TIC731 = 155 ữ 160OC

Dịch ra phân ly phân giải đ.2 TIC738 = 145 ữ 150OC

Dịch ra hấp thụ 720 TIC740 ≤ 40OC

Dịch ra hấp thụ 721 TIC722-7 = 35 ữ 40OC

Khí ra đỉnh 727 TIC744 = 110 ữ 115OC

Dịch đáy tháp 727 TIC743 = 145 ữ147OC

Dịch ra khỏi 732 TIC748 = 125 ữ130OC

Dịch ra khỏi 734 TIC750 = 136 ữ 140OC

2.2.3.Thành phần:

Dịch đáy 715 CO2 = 30 ữ 34%

Khí ra đỉnh 715 CO2 = 70 PPM

Dịch ra 720 CO2 = 14 ữ 16%

Dịch ra 721 NH3 ≥ 25 %

3.1.Nhiệm vụ cơng vị:

Cùng với cơng vị tuần hoàn hiện trờng, tiếp nhận hơi 1,27 MPa, nớc tuần hoàn, NH3, CO2 hợp cách thông qua nhiều cơng vị nh : Cơng vị nén, bơm v.v để tổng hợp thành Urê, đồng thời phân giải, hấp thụ tuần hoàn thu hồi lợng NH3 d cha tham gia phản ứng Cơng vị này là cơng vị điều hành trung tâm, chủ yếu trong việc hạ thấp định mức tiêu hao nguyên liệu cho 1 đơn vị sản phẩm, nâng cao hiệu suất thu hồi NH3,

CO2, giảm bớt Urê bị tổn thất theo pha khí cũng nh pha lỏng, nâng cao chất lợng sản phẩm Urê

3.2.Chỉ tiêu công nghệ:

3.2.1.áp suất:

5 Chân không cô đặc đoạn I KPa 34,65 ữ 32 PIC 753

7 Bộ b o hoà hơi n ã ớc cao áp MPa 0,38 ữ 0,40 PI 785

8 Bộ b o hoà hơi n ã ớc thấp áp MPa 0,05 ữ 0,1 PI 779

3.2.2.Nhiệt độ:

5 Dịch ra phân ly phân giải đoạn I O C 155 ữ 160 TIC 731

6 Dịch ra phân ly phân giải đoạn II O C 145 ữ 150 TIC 738

3.2.3.Thành phần:

- Dịch đáy 715 : CO2 = 30ữ34%

- Khí ra đỉnh 715 : CO2 ≤ 75 PPM

- Dịch ra 720 : CO2≤ 20 %

- Dịch ra 721 : NH3 ≥ 30 %, CO2≤ 2%

4.Quy trình Thao tác Cơng vị Bơm

4.1 Nhiệm vụ cơng vị:

Cơng vị bơm cũng là một trong những cơng vị chủ yếu thuộc dây chuyền sản xuất Urê, dùng bơm

để nâng áp đạt yêu cầu công nghệ và vận chuyển nguyên vật liệu đến các thiết bị, thùng chứa theo yêu cầu

Ngoài ra còn phải chấp hành nghiêm chỉnh nội quy an toàn cấp 1, 2, 3 và mọi chế độ quy định của Công

ty, xởng và phân xởng Đồng thời chấp hành nghiêm túc mệnh lệnh trong sản xuất của tổ trởng, trởng ca

đảm bảo sản xuất đạt hiệu quả, an toàn

4.2.Chỉ tiêu công nghệ bơm:

4.2.1.Nhiệt độ:

4.2.2.Dịch diện:

- Thùng chứa 725 thấp nhất 1/2 kính thăm thứ nhất, cao nhất 1/2 kính thăm thứ 4, bình thờng 1/2 kính thăm thứ 2

- Thùng chứa 747 duy trì 3/4 thùng chứa đảm bảo độ chân không cô đặc

- Thùng chứa 749 duy trì 3/4 thùng chứa

4.2.3.Các chỉ tiêu công nghệ đối với các bơm:

- áp suất dầu biến tốc 716 : 0,7 ữ 0,8 MPa

- áp suất tháp tổng hợp PIC727 : 20,0 MPa

- Áp suất khí nén tại thùng hoãn xung : 2,2 MPA

3 To cửa vào (oC) 25 ữ 35 85 ữ 95 ≤ 35 90 ữ 100 136 ữ 140 30

4 Dòng điện đ/cơ (A) ≤ 290 ≤ 220 ≤ 16 ≤ 37 ≤ 30

5 To các chi tiết ma sát và động

cơ (oC)

≤ 60 ≤ 60 ≤ 60 ≤ 60 ≤ 60

6 P dầu tuần hoàn (MPa) 0,3 ữ 0, 5 0,3 ữ 0, 5 0,4 ữ 0, 6 0,4 ữ 0, 6

5.Cơng vị đóng bao urê

5.1 Nhiệm vụ cơng vị:

-Cơng vị đóng bao Urê hạt rời thơng phẩm vào trong bao PP - PE để bảo quản tránh hút ẩm và vận chuyển thuận lợi cho ngời tiêu dùng

-Là cơng vị cuối cùng kiểm tra chất lợng hạt đạm nh : Mầu sắc, kích thớc hạt đạm, độ đồng đều của hạt, độ ẩm mang tính định tính và đảm bảo định lợng bao đạm Urê trớc khi đóng gói xuất xởng theo đúng quy định về chất lợng hành hoá ra thị trờng

5.2.Các chỉ tiêu công nghệ:

- Nhiệt độ đạm máy đóng bao : ≤ 50 oC

- áp suất khí nén máy đóng bao : 0,4 MPa ≤ P ≤ 0,6 MPa

- Mầu sắc hạt đạm : Trắng trong

- Kích thớc hạt đạm : 1,0 mm≤φ≤ 2,5 mm

- Chữ và số trên vỏ bao PP phải rõ ràng, đầy đủ đúng quy định của Công ty

- Bao PE phải lồng sát đáy vỏ bao PP

- Trọng lợng 1 bao Urê sản phẩm : 50 ± 0,2 kg