BÁO cáo THỰC tập 1 đạm HÀ bắc lớp vô cơ điện HÓAch12d12

Xưởng Đo lường – Tự động hóa: Là đơn vị sản xuất phụ trợ có nhiệm vụ quản lý và sửa chữa toàn bộ các thiết bị đo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, dịch điện, nồng độ dùng trong quá trình khố

MỤC LỤC

Lời cảm ơn 1.

Lời mở đầu 2.

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY 4

I.1 Sự hình thành và phát triển của công ty 4

I.2 Chức năng nhiệm vụ của các đơn vị sản xuất 7

Phần II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT URÊ 9

II.1 Cơ sở lý thuyết tổng hợp urê 9

II.2 Nguyên liệu dùng để sản xuất urê 10

II.3 Sơ đồ khối 11

II.4 Thuyết minh lưu trình 12

PHẦN III: XƯỞNG TỔNG HỢP AMONIAC 14

III.1 Cương vị tinh chế khí: 14

III.2 Cương vị khử vi lượng bằng dung dịch đồng: 15

III.3 Cương vị nén khí N2-H2: 21

III.3.3 Chỉ tiêu công nghệ 22

III.4 Cương vị tổng hợp NH3: 22

III.5 Lưu trình công nghệ cương vị 670: 24

Phần IV: CHỈ TIÊU CÔNG NGHỆ VÀ MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH 30

IV.1 chỉ tiêu công nghệ chính 30

IV.2 Thao tác cương vị Error! Bookmark not defined. IV.3 Thao tác chạy,ngừng máy tổng hợp NH3: 32

IV.4 Xử lý các trường hợp không bình thường 41

LỜI CẢM ƠN

Trong hội nhập kinh tế quốc tế và điều kiện nền kinh tế hiện nay, việc duy trì và khẳng định thương hiệu nhiều doanh nghiệp là không hề đơn giản Với lịch sử hình thành và phát triển lâu dài của mình, công ty Cổ phần Phân Đạm và Hóa Chất Hà Bắc chắc chắn sẽ duy trì và tìm được chỗ đứng trên thị trường quốc tế cũng như thị trường trong nước, việc này sẽ thực hiện nhờ sự đoàn kết và quan tâm của cán bộ công nhân viên trong công ty

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo công ty Phân Đạm và Hóa

vụ trong thời gian thực tập cũng như bản báo cáo tổng hợp, đặc biệt là thầy giáo

Nguyễn Tiến Hưng đã có nhiều đóng góp ý kiến để em hoàn thành bản báo cáo này.

Trong bản báo cáo này em đã trình bày những hiểu biết của mình về công ty Phân

thực tập có hạn nên bản báo cáo còn nhiều thiếu xót Em kính mong ban lãnh đạo công ty, các anh chị kĩ thuật viên cùng các thầy, cô giáo tạo điều kiện giúp đỡ em, để

em hoàn thành bản báo cáo của mình.

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia có dân số đông, nguồn lao động dồi dào, trong nguồn lao động

đó chiếm khoảng 80% dân số làm ngành sản xuất nông nghiệp, trong đó sản xuất lươngthực, thực phẩm là ngành đóng vai trò quan trọng hơn cả

Đối với ngành nông nghiệp Việt Nam phân bón luôn nằm trong số các mặt hàng quantrọng trong sản xuất, góp phần đảm bảo an ninh lương thực ổn định nền kinh tế Hiện naynước ta đang trong tình trạng thiếu phân bón và phải nhập khẩu Cho nên các công ty sảnxuất phân bón dần dần được xây dựng và đưa vào hoạt động để đáp ứng nhu cầu của nềnnông nghiệp Các công ty ra đời đòi hỏi nguồn nhân lực rất lớn Trường Đại Học CôngNghiệp Việt Trì đã không ngừng phấn đấu đào tạo nên đội ngũ học sinh, sinh viên có kiếnthức chuyên sâu Để thực hiện mục tiêu học đi đôi với hành nhà trường đã liên hệ tạo điềukiện cho chúng em thực tập tại Công Ty Cổ phần Phân Đạm Hóa Chất Hà Bắc Trải qua hơn

50 năm hoạt động công ty Phân Đạm và Hóa Chất Hà Bắc không ngừng cải tiến và nâng cấpdây chuyền để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm Trong những năm 80 sản lượng chỉđạt 9980 tấn/ năm, thời gian gần đây đạt gần 20000 tấn/ năm đáp ứng nhu cầu của nên nôngnghiệp

Sau thời gian thực tập tại xưởng NH3 số 1 – Công Ty Cổ phần Phân Đạm và Hóa Chất

Hà Bắc, được sự giúp đỡ của các anh chị kĩ thuật viên, các cán bộ công nhân viên chúng em

đã được củng cố thêm lí thuyết đã học, tiếp thu được những kiến thức thực tế, học tập đượctác phong công nghiệp và nhiều kiến thức quý báu khác để phục vụ cho sau này

Em xin chân thành cảm ơn quý công ty và các thầy cô đã tạo điều kiện cho em được thựctập tại xưởng NH3 số 1 – Công Ty Cổ phần Phân Đạm và Hóa Chất Hà Bắc và cán bộ côngnhân viên trong công ty đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong quá trình thực tập

Trong bản báo cáo này em còn nhiều thiếu sót, em mong thầy cô và quý công ty góp ý

để em hoàn thành tốt báo cáo

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TYI.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công ty

Nhà máy Phân đạm Hà Bắc (Công ty TNHH một thành viên Phân Đạm và Hóa Chất

Hà Bắc hiện nay) được Nhà nước Việt Nam phê chuẩn thiết kế xây dựng ngày 20/07/1959.Quý I năm 1960, bắt đầu khởi công xây dựng Nhà máy Phân Đạm Hà Bắc Ngày18/02/1961 đổ mẻ bê tông đầu tiên xây dựng công trình Trong đó quá trình xây dựng, ngày03/01/1963, Thủ tướng Chính Phủ lúc bấy giờ là đồng chí PhạmVăn Đồng đã về thăm côngtrình xây dựng

Nhà máy Phân Đạm Hà Bắc được Nhà nước Trung Quốc giúp xây dựng bằng sự viện trợkhông hoàn lại Toàn bộ máy móc thiết bị đều được chế tạo từ Trung Quốc và được đưasang phía Việt Nam

Theo thiết kế ban đầu Nhà máy bao gồm ba khu vực chính:

Tên xưởng Công suất thiết kế

Ngoài ra còn một số các phân xưởng phụ trợ khác, xong chủ đạo vẫn là sản xuất đạm

 Ngày 03/02/1965 khánh thành xưởng Nhiệt điện

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

 Ngày 01/06/1965 xưởng Cơ khí đi vào sản xuất

Dự định ngày 02/09/1965 khánh thành Nhà máy chuẩn bị đưa vào sản xuất, xong dochiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ, ngày 20/08/1965, Chính phủ đã quyết định ngừng sảnxuất, chuyển xưởng Nhiệt điện thành Nhà máy Nhiệt điện (trực thuộc Sở Điện lực Hà Bắc)kiên cường bám trụ sản xuất điện Chuyển xưởng Cơ khí thành Nhà máy Cơ khí sơ tán vềYên Thế tiếp tục sản xuất phục vụ kinh tế và quốc phòng Thiết bị xưởng Hóa được tháo dỡ

và sơ tán sang Trung Quốc

Ngày 01/03/1973 Thủ tướng Chính phủ quyết định khởi công phục hồi nhà máy,trướcđây dản xuất Nitrat Amon (NH4NO3) nay chuyển sang sản xuất Urê (NH2)2CO có chứa46,6% Nitơ với công suất từ 6 – 6,5 vạn tấn NH3/ năm; 10 – 11 vạn tấn Urê/ năm

Ngày 01/05/1975 Chính phủ quyết định hợp nhất Nhà máy Nhiệt điện, Nhà máy Cơ khí,Xưởng Hóa thành Nhà máy Phân đạm Hà Bắc trực thuộc Tổng cục Hóa chất

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

Ngày 28/11/1975: Sản xuất thành công NH3 lỏng

Ngày 12/12/1975: Sản xuất bao đạm đầu tiên

Ngày 30/10/1977: Đồng chí Đỗ Mười, Phó Thủ tướng Chính Phủ cắt băng khánh thànhNhà máy Phân Đạm Hà Bắc.

Năm 1977: Chuyên gia Trung Quốc về nước và ta tự chạy máy

Trong những năm từ 1977 – 1990 sản lượng urê thấp Sản lượng năm thấp nhất là 9890tấn Urê (năm 1981)

Tháng 10/1988, Nhà máy được đổi tên thành Xí nghiệp liên hiệp Phân đạm và Hóa Chất

Hà Bắc theo quyết định số 445/HB – TCCB TLĐT ngày 07/10/1988 của Tổng cục Hóa chấtvới phương thức hạch taons kinh doanh XHCN theo cơ chế sản xuất hàng hóa

Năm 1991 đến nay, cùng với việc tăng cương quản lý, xí nghiệp đã nối lại quan hệ vớiTrung Quốc, cải tạo thiết bị công nghệ, sản lượng Urê tăng lên rõ rệt Từ năm 1993 đến naysản lượng Urê liên tục vượt công suất thiết kế ban đầu Năm 1996 Nhà máy mở rộng Nhàmáy phân đạm công suất 278400 tấn/ năm được phê duyệt năm 1997 BQLDA được thànhlập và chính thức đi vào hoạt động

Năm 1993 để phù hợp với thực tế đất nước, ngày 13/02/1993 XNLH Phân đạm và Hóachất Hà Bắc đổi tên thành Công ty Phân Đạm và Hóa Chất Hà Bắc theo quyết định số73/CNNG – TCT Công ty trực thuộc Tổng Công ty Phân bón và Hóa chất cơ bản (nay làTổng Công ty Hóa chất Việt Nam) về mặt sản xuất – kinh doanh trực thuộc Bộ CôngNghiệp nặng (nay là Bộ Công Thương) về quản lí Nhà nước

Ngày 20/10/2006 chuyển đổi thành Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên PhânĐạm và Hoá chất Hà Bắc Trong quá trình phát triển, Công ty đã được sự quan tâm của cácđồng chí Lãnh đạo cao nhất của Đảng và Nhà nước Các đồng chí Tổng Bí thư Ban Chấphành Trung ương Đảng Nguyễn Văn Linh, Đỗ Mười, Nông Đức Mạnh, Chủ tịch nước LêĐức Anh, Trần Đức Lương đã về thăm và làm việc tại Công ty

Kể từ khi đưa Nhà máy vào sản xuất năm 1976 đến nay, Công ty đã sản xuất hơn:

Các danh hiệu cao quý:

- Năm 2010: Công ty được Chủ tịch nước tặng Huân chương độc lập hạng ba

- Năm 2011: Công ty được Thủ tướng Chính phủ tặng Cờ Thi đua.

- Năm 2012: Công ty được Thủ tướng Chính phủ tặng Cờ Thi đua

Ngày 01/01/2016 chuyển đổi thành Công ty Cổ phần Phân Đạm và Hoá chất Hà Bắc Hiện tại ban lãnh đạo công ty gồm Hội Đồng Quản trị và Ban Tổng Giám Đốc

Các đơn vị thành viên Công ty gồm 15 phòng, 13 đơn vị sản xuất, 2 đơn vị phục vụ và đời sống:

Phòng Kỹ thuật an toàn - Môi trường

Phòng Điện-Đo lường-Tự động hoá

Phòng Cơ khí

Phòng Kiểm tra chất lượng sản phẩm (KCS)

Phòng Đầu tư xây dựng

Các đơn vị sản xuất - kinh doanh:

Xưởng Khí hóa than Shell

Xưởng Vận hành và sửa chữa điện

Xưởng Đo lường-Tự động hoá

Xưởng Sửa chữa và lắp đặt thiết bị hoá chất

Phân xưởng Than phế liệu

Các đơn vị đời sống - xã hội:

Nhà văn hoá

Phân xưởng phục vụ đời sống

I.2 Chức năng nhiệm vụ của các đơn vị sản xuất.

1 Phân Xưởng Than:

Là đơn vị sản xuất phụ trợ nằm trong dây chuyển sản xuất urê có nhiệm vụ tiếp nhậnthan từ xà lan, chuyển tải than từ cảng vào kho và cung cấp than cám cho xưởng Điện vàthan cục cho xưởng Tạo khí

2 Xưởng Nước:

Là đơn vị sản xuất phụ trợ nằm trong dây chuyển sản xuất urê có nhiệm vụ cung cấpnước nguyên, nước công nghiệp, nước tuần hoàn, nước sinh hoạt và nước mềm cho dâychuyền chính đồng thời có nhiệm vụ thải nước toàn công ty

8 Xưởng Sửa Chữa:

Là đơn vị phụ trợ có nhiệm vụ sửa chữa, kích cẩu, tháo và lắp đặt các thiết bị cơ khí,thực hiện gia công phụ tùng một số thiết bị cơ khí Xưởng được đặt dưới sự chỉ đạo của PhóGiám đốc sản xuất

9 Xưởng Đo lường – Tự động hóa:

Là đơn vị sản xuất phụ trợ có nhiệm vụ quản lý và sửa chữa toàn bộ các thiết bị đo nhiệt

độ, áp suất, lưu lượng, dịch điện, nồng độ dùng trong quá trình khống chế sản xuất, chế tạo

và kiểm định một số thiết bị đo

Ngoài ra còn có các thiết bị sản xuất ngoài dây chuyền, có sản xuất và kinh doanh độc lậpmột số sản phẩm khác

Phần II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT URÊ II.1 Cơ sở lý thuyết tổng hợp urê

Điều chế urê bằng cách cho phản ứng hóa học giữa NH3 và CO2 theo phương trình tổngquát sau:

2NH3 + CO2 → (NH2)2CO + H2O + Q

Phản ứng trên diễn ra qua hai giai đoạn:

Đầu tiên tạo thành cacbamat amon:

Pha lỏng gồm các muối lỏng: amoni cacbamat, ure, amoni cacbonat và H2O

Phản ứng xảy ra chủ yếu trong pha lỏng vì khối lượng các chất ban đầu càng lớn thì áp suấttrong tháp càng tăng và càng giảm khối lượng cacbamat amon có thể phân giải thành NH3

và CO2, đồng thời tăng tốc độ chuyển hóa cacbamat amon thành ure

Theo phương pháp này có rất nhiều công nghệ sản xuất khác nhau:

 Chu trình sản xuất không tuần hoàn NH3

 Chu trình sản xuất bán tuần hoàn NH3

 Chu trình sản xuất tuần hoàn toàn bộ hay còn gọi là phương pháp tuần hoàn lỏng(trong công nghệ tuần hoàn lỏng toàn bộ có công nghệ Strirping CO2 vì công nghệnày tỏ ra ưu việt hơn bởi lưu trình dơn giản, thiết bị chắc chắn đáng tin cậy, định mứctiêu hao có thể giảm đến mức tối ưu nên xu hướng hiện nay các nước hay dùng)

II.2 Nguyên liệu dùng để sản xuất urê

1 Amoniac.

Amoniac có điểm đặc biệt gọi là điểm ba ứng, với cân bằng của các pha rắn – lỏng – khí

ở nhiệt độ 195,2 K và áp suất 445,58 mmHg Amoniac có ẩn nhiệt chảy lỏng là 1352 Kcal/mol và ẩn nhiệt hóa hơi từ NH3 lỏng là 5997 cal/mol

Các thông số tới hạn của NH3 như sau:

Nhiệt độ tới hạn 405,56 K

Áp suất tới hạn 115,2 atThể tích tới hạn 0,00426 m3/kg

Vì vậy muốn có NH3 lỏng phải nén khí NH3 tới áp suất cần thiết tùy theo nhiệt độ nén đểchuyển toàn bộ khối NH3 phục vụ cho tổng hợp ure về trạng thái lỏng.

Về thành phần khí nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3, dòng khí đi vào tháp baogồm: khí nguyên liệu từ công đoạn chế tạo khí nguyên liệu đưa sang tỉ lệ H2/N2 khoảng 3 -3,5; 0,5% khí trơ (CH4, Ar) và sản phẩm của quá trình tổng hợp sau khi đã tách phần lớn

NH3 (bao gồm H2/N2, NH3 và khí trơ) gọi chung là khí tuần hoàn

Do đó, yêu cầu NH3 lỏng có càng cao càng tốt, tối thiểu là 99,6%

2 Nguyên liệu CO 2

Khí CO2 ở điều kiện thường là khí không màu, ở 0°C và áp suất 35,54 at chuyển thànhthể lỏng không màu Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ CO2 lỏng chuyển thành CO2 rắn màu trắng nhưtuyết Vì vậy, CO2 cũng tồn tại ở ba trạng thái rắn, lỏng, khí Tùy thuộc vào áp suất và môitrường nén và có ba điểm ở trạng thái cân bằng rắn – lỏng – khí tương tự như NH3

Cân bằng các pha có điểm tới hạn của CO2 như sau:

Nhiệt độ tới hạn 304,2 K

Áp suất tới hạn 73,834 Bar

Ở 216,53°K và 5,113 at có nhiệt độ chảy lỏng của CO2 là 4,39Kcal/kg, còn nhiệt hóa hơi từ

II.3 Sơ đồ khối

II.4 Thuyết minh lưu trình.

Với đặc điểm công nghệ sản xuất ure ở Công ty Phân Đạm và Hóa Chất Hà Bắc đi từ khíhóa than nguyên liệu rắn, quá trình khí hóa ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu chính là thancục, hơi nước và không khí cũng là nguyên liệu để chế than khí ẩm Theo thiết kế, côngnghệ dùng than cục cỡ hạt 50 – 100mm để chế khí Hiện nay, dùng than cỡ hạt phổ biến là

25 - 100 mm để tiết kiệm hạ giá thành sản phẩm nay đã dùng than cục cỡ hạt 12 – 25mm.Bình quân mỗi ngày chạy máy bình thường tiêu tốn hết 500 – 600 tấn than cục cho tạo khí

và 800 tấn than cám cho Nhiệt điện sản xuất điện và hơi nước

Quá trình khí hóa than nguyên liệu như sau: Hơi nước 5at nhiệt 250°C được cấp từ Nhàmáy Nhiệt điện tới, không khí được cấp từ quạt không tới, đi qua tầng nóng đỏ (trong lò khíhóa) lò tạo khí ở nhiệt độ T ~ 1100°C thực hiện phản ứng, tạo thành hỗn hợp các khí CO,

CO2, H2S, H2, N2, CH4 gọi là hỗn hợp khí than ẩm Các phản ứng hóa học chủ yếu xảy ra là:

2C + O2 → 2CO + Q1

C + O2 → CO2 + Q2

2CO + O2 → 2CO2 + Q3

C + H2O → CO + H2 – Q4

C + 2H2O → CO2 + 2H2 – Q5.

N2 là khí trơ vào hỗn hợp theo khí O2 của không khí

Mục đích của quá trình khí hóa than nhằm thu được H2 và N2 theo tỉ lệ H2 : N2 = 3:1 làmnguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3 Vì thế hỗn hợp khí than ẩm cần được làm sạch bụi( nhờ công đoạn rửa và lọc bụi điện), cần được làn sạch các khí gây bất lợi cho quá trìnhtổng hợp NH3 và ure (công đoạn tinh chế)

Công đoạn làm sạch khí H2S sử dụng dung dịch ADA – Atraquinon disunfuric acild(hiện nay dùng dung dịch tananh), có tính oxy hóa – khử mạnh hấp thụ khí này Sau đó làquá trình nhả hấp thụ, bột S được thu lại chế thành sản phẩm phụ là S rắn

Đặc điểm của quá trình hấp thụ là quá trình ngược chiều: khí được thổi từ dưới lên, dịch hấpthụ được thổi từ trên xuống Quá trình hấp thụ được tiến hành ở áp suất cao, nhiệt độ thấp,quá trình nhả hấp thụ thì ngược lại: tiến hành ở áp suất thấp, nhiệt độ cao

Theo đường dẫn, hỗn hợp khí vào đoạn I máy nén 6 đoạn để nâng áp Ra đoạn III máynén, hỗn hợp khí có P = 20,5at vào công đoạn chuyển hóa CO thành CO2 nhờ hơi nước cao

áp (P = 35at) trên xúc tác nhiệt độ thấp

Phản ứng của quá trình:

CO + H2O → CO2 + H2

Sau chuyển hóa, phần lớn CO thành CO2 qua khử H2S trung áp, hỗn hợp khí tiếp tụcđược đưa đến công đoạn khử CO2 Tại đây CO2 được hấp thụ bởi dung dịch K2CO3 và DEAtính hoạt hoá cao Sau đó quá trình nhả hấp thụ diễn ra: Khí CO2 được thu hồi để dùng choquá trình tổng hợp ure về sau, dung dịch DEA được tái sinh và trở lại quá trình hấp thụ Đếnđây hỗn hợp khí còn lại là: N2, H2 và một phần rất nhỏ CO,CO2, H2S được gọi là khí tinhchế

Quá trình tổng hợp NH3 đòi hỏi hàm lượng các chất gây ngộ độc xúc tác (CO, CO2, H2S)

là rất nhỏ Công đoạn rửa đồng và rửa kiềm nhằm khử tối đa các chất đó Công đoạn này sửdụng muối axetat amoniac đồng và dung dịch kiềm để khử CO, CO2, H2S Ra khỏi côngđoạn này khí tinh chế còn lượng rất nhỏ H2S và CO + CO2 (<20ppm) được gọi là khí tinhluyện

Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu là N2 và H2 theo tỉ lệ H2 : N2 = 3: 1 vào đoạn VImáy nén để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH3 Khí tinh luyện ra đoạn VI máy nén có P =320at được đưa vào tháp tổng hợp cùng với sự có mặt của xúc tác Fe để tiến hành phản ứngtổng hợp

Phản ứng tổng quát của quá trình có thể biểu diễn như sau:

N2 + 3H2 → 2NH3 + Q

NH3 hình thành ở trạng thái khí, ra khỏi tháp được làm nguội gián tiếp bằng nước

(~30°C) và ngưng tụ thành NH3 lỏng qua phân ly 1 NH3 lỏng cũng theo một đường riêngđược đưa đến thiết bị 3 kết hợp (làm lạnh – bốc hơi (~8 – 10°C) – phân giải) nhằm thu NH3,tách các cấu tử chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp tiếp tục quá trình tạo ra NH3 Sauquá trình tuần hoàn cô đặc, dung dịch NH3 từ nồng độ thấp chuyển thành NH3 lỏng có nồng

độ 99,8% được bơm vào kho chứa

Từ kho cầu NH3 lỏng được bơm vào đến tháp tổng hợp ure Từ công đoạn 836 CO2 khíđược nén đưa đến tháp tổng hợp Phản ứng tổng hợp tiến hành theo hai giai đoạn xen kẽ rấtnhanh: Đầu tiên NH3 và CO2 theo tỉ lệ NH3 : CO2 = 4:1 với sự có mặt của hơi nước 16at tiếnhành phản ứng tạo thành dung dịch cacbamat amon (NH4CO2NH2):

Quá trình tổng hợp ure mang tính tuần hoàn toàn bộ: Toàn bộ NH3 và CO2 dư được đưatrở lại đầu hệ thống Dịch phản ứng (cacbamat amon) có nồng độ thấp (30%) qua các côngđoạn phân giải và cô đặc để tách NH3 chưa phản ứng đưa trở lại tháp, đồng thời nồng độ urecũng được tăng lên (99,5%) và được đưa vào tháp tạo hạt Nhờ lực li tâm của vòi phun,dòng ure bị cắt ngang và rơi xuống tạo thành các hạt Quạt gió (N= 100000m3/h) đặt trênđỉnh tháp hút gió làm nguội hạt ure trong quá trình rơi Hạt ure rơi xuống phễu ở đáy thápqua hệ thống băng tải được tiếp tục làm nguội rồi đến công đoạn đóng bao, đóng thành baoUrê quy cách 50kg/bao, rồi chuyển vào kho chứa sản phẩm

PHẦN III: XƯỞNG TỔNG HỢP AMONIAC

Nhiệm vụ: Là đơn vị sản xuất trong dây truyền Urê có nhiệm vụ sản xuất NH3 và CO2 chosản xuất Urê Ngoài ra còn thực hiện đóng nạp NH3 thương phẩm

III.1 Cương vị tinh chế khí:

Tinh chế là khâu công nghệ quan trọng trong dây chuyền sản xuất Amôniắc (NH3),dùng nguyên liệu than đá, khí hoá theo phương pháp gián đoạn tầng cố định chế khí than

ẩm

Trong khí than ẩm không chỉ chứa những thể khí cần cho tổng hợp NH3 như H2, N2,

mà còn chứa kèm theo nhiều tạp chất hoá học, cơ học khác như các khí CO, CO2, CH4, Ar,

H2S, COS, Lưu huỳnh hữu cơ, tro bụi và dầu mỡ, trừ CH4 và Ar được phóng không tạicương vị tổng hợp NH3, còn các thành phần khác đều phải loại bỏ tại khâu tinh chế khí, mộtlượng nhỏ CO, CO2 và H2S bằng dung dịch đồng hạ nồng độ xuống mức vi lượng (CO +

CO2) < 20 PPm, H2S < 1 PPm, hỗn hợp khí N2, H2 tương đối thuần khiết được đưa tới làmkhí nguyên liệu cho cương vị tổng hợp NH3

Công đoạn Tinh chế bao gồm các công đoạn sau:

+ Khử H2S trong khí than ẩm

+ Biến đổi CO

+ Khử H2S trong khí biến đổi

III.2 Cương vị khử vi lượng CO và CO 2 :

III.2.1 Lý thuyết khử vi lượng CO và CO

 Nguyên lý hấp thụ bằng dung dịch axetat Amoniac đồng

 Thành phần và tính chất của dung dịch axetat Amoniac đồng

+ Dung dịch axetat Amoniac đồng thường được gọi đơn giản là dungdịch đồng – Amoniac hay dung dịch đồng Nó là một loại dung dịch thu được saukhi có phản ứng giữa các thành phần axit axetic, đồng, Amoniac và nước.

+ Thành phần chính của dung dịch đồng là phức chất[Cu(NH3)2AC],[Cu(NH3)4AC2] Axetat amon NH4OH và NH3 tự do chưa tham gia phản ứng bởi vì

nó đã hấp thụ không khí và CO2 trong khí nguyên liệu nên trong dung dịch còn cóchứa bicarbonat amon NH4HCO3 và carbonat amon (NH4)2CO3 trong đó[Cu(NH3)2AC] và NH3 tự do là thành phần chính hấp thụ CO

+ Trong hai loại phức chất kể trên đồng thời tồn tại dưới dạng Cu+ và

Cu+2 Tỷ số giữa hai loại nồng độ của hai loại ion này gọi là “tỷ lệ đồng ”, kí hiệu

là “R” Tổng số nồng độ của hai loại ion này gọi là “tổng đồng ”, kí hiệu là “TCu”.Ion đồng hóa trị cao Cu+2 có trong dung dịch nhiều thì có màu xanh đậm, không cókhả năng hấp thụ CO Còn ion đồng hóa trị thấp Cu+ có khả năng hấp thụ CO.Trong dung dịch tồn tại cả hai loại ion thấp và cao do vậy dung dịch có màu xanh.+ NH3 tồn tại trong dung dịch dưới 3 dạng:

 NH3 phức chất chủ yếu tồn tại phức chất đồng I, đồng II:[Cu(NH3)2AC], [Cu(NH3)4AC2]

 NH3 cố định chủ yếu tồn tại dưới dạng NH4+ như:

NH4AC, NH4HCO3….

 NH3 tự do là NH3 hòa tan vật lý trong dung dịch

+ Tổng số nồng độ của 3 dạng NH3 này được gọi là tổng NH3 và kí hiệu

là “TNH3” Vì trong dung dịch có NH3 tự do nên dung dịch có khả năng hấp thụđược CO2 và H2S

+ Năng lực hấp thụ CO của dung dịch đồng ngoài việc chủ yếu quyếtđịnh bởi ion đồng hóa trị thấp Cu+, cũng có quan hệ rất lớn với hàm lượng củacác thành phần khác

+ Thành phần của dung dịch đồng thường được khống chế trong khoảngđược cho ở bảng dưới đây:

III.2.2.1 Nguyên lý hấp thụ CO của dung dịch Acetat-Amoniac-đồng:

Trong điều kiện tồn tại NH3 tự do, phức Cu+ sẽ tác dụng với CO để tạo thành phứcchất oxit carbon Acetat 3 Amoniac đồng I

Cu(NH3)2AC + CO +NH3 = Cu(NH3)4AC + QĐây là quá trình hấp thụ hoá học bao gồm cân bằng phản ứng trong pha khí-lỏng vàcân bằng hoá học trong pha lỏng Đầu tiên là CO trong thể khí tiếp xúc với đồng hoá trị thấp

Cu+ tạo thành hợp chất liên kết đồng thời toả nhiệt

Đây là phản ứng thuận nghịch toả nhiệt, giảm thể tích nên hạ thấp nhiệt độ, nâng cao

áp suất, tăng nồng độ Cu+ và NH3 tự do trong

III.2.2.2 Dung dịch đồng hấp thụ CO 2 , H 2 S, và O 2 :

III.2.2.2.1 Phản ứng hấp thụ CO 2 :

Hấp thụ CO2 là dựa vào lượng NH3 tự do chứa trong dung dịch đồng

2 NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 + QMuối (NH4)2CO3 sinh ra tiếp tục hấp thụ CO2 để tạo thành muối NH4HCO3

(NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2 NH4HCO3 + QHai phản ứng trên đều toả nhiệt nên làm cho nhiệt độ của dung dịch tăng lên và cóảnh hưởng đến năng lực hấp tụ của dung dịch, đồng thời muối (NH4)2CO3 và NH4HCO3 dễkết tinh ở nhiệt độ thấp, thậm chí khi HAC và NH3 tự do không đủ còn gây nên kết tủacACbonat đồng CuCO3 gây tắc tháp Vì vậy trong nguyên liệu đòi hỏi CO2không được caoquá, hơn nữa phải duy trì đủ lượng NH3 và HAC trong dung dịch đồng

III.2.2.2.2 Phản ứng hấp thụ O 2 :

Dung dịch đồng hấp thụ được O2 là dựa vào ion Cu+ :

2 Cu(NH3)2AC + 4 NH3 + 2HAC + 0,5 O2 = Cu(NH3)4AC2 + H2O + Q

Đây là phản ứng không thuận nghịch, có thể loại bỏ O2 một cách triệt để Nhưngdung dịch đồng sau khi đã hấp thụ O2 làm Cu+ ôxy hoá thành Cu+2, tiêu hao Cu+ làm chonăng lực hấp thụ CO của dung dịch giảm xuống

III.2.2.2.3 Phản ứng hấp thụ H 2 S:

Dung dịch đồng hấp thụ được H2S là nhờ vào NH3 tự do.

2 NH4OH + H2S = (NH4)2S + 2 H2O + QĐồng thời H2S hoà tan trong dung dịch đồng còn có thể kết hợp với Cu+ để tạo thànhsulfua đồng I kết tủa

2 Cu(NH3)2AC + H2S = Cu2S + 2 NH4AC + NH3

Phản ứng trên là phản ứng không thuận nghịch, vì vậy vi lượng H2S trong khí nguyênliệu có thể bị hấp thụ hoàn toàn Nhưng việc tạo thành kết tủa Cu2S không thể tái sinh được,không những gây tắc tháp, làm tiêu hao hàm lượng tổng đồng, giảm năng lực hấp thụ củadung dịch đồng mà còn làm độ nhớt tăng lên, dễ gây sự cố thể khí mang dịch Vì vậy yêucầu hàm lượng H2S có trong khí nguyên liệu càng thấp càng tốt

III.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng

III.2.3.1 Nhiệt độ

Hạ thấp nhiệt độ hấp thụ sẽ có lợi cho phản ứng, tăng được năng lực hấp thụ củadung dịch đồng, nâng cao được độ sạch của thể khí Song nhiệt độ quá thấp không nhữnglàm tăng độ nhớt của dung dịch đồng mà còn dễ tách kết tủa (NH4)2CO3 làm tắc thiết bịđường ống, làm trở lực của đường ống tăng lên, thậm chí gây sự cố mang dịch Thôngthường trong sản xuất người ta thường khống chế từ 8 ÷ 15°C

III.2.3.2 Áp suất

Nâng cao áp suất rửa đồng thì phân áp CO trong thể khí cũng cao theo và năng lựchấp thụ của dung dịch đồng cũng tăng lên Nhưng khi nghiên cứu quan hệ giữa năng lực hấpthụ và phân áp CO, thấy rằng khi ta nâng cao phân áp CO lên thì năng lực hấp thụ tăng lênnhưng đến một lúc nào đó thì năng lực hấp thụ không tăng nữa hay tăng không rõ rệt màcòn làm tiêu hao năng lượng để nâng áp của hệ thống lên

Thông thường trong sản xuất ta khống chế phân áp của CO khoảng 3÷5 kg/cm3

III.2.3.3 Thành phần của dung dịch Amoniac axetat đồng

III.2.3.3.1 Tổng đồng (T Cu ) và tỷ lệ đồng (R)

Khi có tỷ lệ đồng nhất định, nếu tăng hàm lượng tổng đồng lên thì Cu+ và Cu+2 đềutăng, làm tăng khả năng hấp thụ CO của dung dịch đồng Tuy nhiên, khi TCu quá cao thì độnhớt của dung dịch đồng tăng lên vừa tiêu hao năng lượng, vừa dễ gay sự cố mang dịch

Trong trường hợp TCu = const, R tăng thì Cu+ tăng do vậy làm tăng khả năng hấp thụcủa dung dịch Nhưng khi R quá cao sẽ gây ra phản ứng tách Cu dưới dạng kim loại kết tủa:

2 Cu(NH3)2AC = Cu(NH3)2AC2 + Cu° ↓

Như vậy không những làm giảm TCu trong dung dịch, giảm khả năng hấp thụ mà còn

có thể gây tắc thiết bị, đường ống gây khó khăn cho sản xuất

Do vậy trong sản xuất người ta khống chế TNH3 = 9 ÷ 11mol/l

III.2.3.3.3 Hàm lượng HAC

HAC trong dung dịch đồng để hình thành phức Cu(NH3)2AC và 2Cu(NH3)4AC2 làmdung dịch đồng được ổn định, đồng thời còn tham gia phản ứng hấp thụ

Nếu hàm lượng HAC trong dung dịch đồng không đủ sinh ra muối cacbonat đồnglàm giảm khả năng hấp thụ của dung dịch đồng, đồng thời gây nên kết tủa CuCO3.

Nếu hàm lượng HAC lớn thì khi tái sinh HAC bị phân giải ở nhiệt độ cao làm tiêuhao HAC

III.2.3.3.4 Lượng CO và CO 2 còn sót lại trong dung dịch đồng

Lượng CO và CO2 còn sót lại trong dung dịch đồng (đã tái sinh) ảnh hưởng rất lớnđến độ sạch của thể khí Bởi vì trong tháp rửa đồng, hàm lượng CO và CO2 giữa 2 pha khí –lỏng có mối quan hệ cân bằng Nếu hàm lượng CO và CO2 còn sót lại trong dung dịch đồngmới quá nhiều thì hàm lượng CO và CO2 trong thể khí sau rửa đồng cũng sẽ tăng lên

III.2.4 Lưu trình công nghệ:

Dung dịch đồng từ tháp hấp thụ ra qua van điều tiết dịch diện, giảm áp sẽ tự đi vàođỉnh thiết bị hồi lưu, qua lớp đệm và hấp thụ phần lớn NH3 và một phần CO, CO2 trong

thể khí từ dưới lên sau đó đi xuống một phần vào trao đổi nhiệt với dịch nóng từ thùng táisinh xuống sau đó nhập vào đường đi vào bộ hoàn nguyên trên và dưới bằng hai đường vàđược hơi nước gia nhiệt bên ngoài ống chùm lên đến nhiệt độ 68°C (ra trao đổi nhiệt dưới),72°C sau khi ra trao đổi nhiệt trên (Lượng dung dịch đồng đi vào trao đổi nhiệt với dịchnóng từ tái sinh xuống hay vào trao đổi nhiệt trên dưới phụ thuộc vào thành phần dung dịchcần khống chế) Ra bộ hoàn nguyên dung dịch đồng vào thùng tái sinh tiếp tục được gianhiệt nhờ vỏ bọc hơi nước đến nhiệt độ 75°C  78°C và qua 9 tấm ngăn chiết lưu, ở đâylượng khí bị dung dịch đồng hấp thụ nhả ra gần hết và dịch đồng trở lại trạng thái ban đầurồi xuống trao đổi nhiệt với dịch đồng từ thiết bị hồi lưu xuống sau đó đi vào thùng hoáđồng để bổ sung lượng đồng bị tổn thất, đi xuống làm lạnh bằng nước hạ nhiệt độ xuống <40°C đồng thời bổ sung thêm một lượng NH3 bị tổn thất khi tái sinh dịch trước khi vào bộlàm lạnh bằng NH3 lỏng để hạ nhiệt độ xuống 8°C  15°C, qua bộ lọc tới cửa vào bơm tăng

áp lên 12,5 MPa tiếp tục vào tháp hấp thụ sử dụng tuần hoàn

Khí tái sinh ra khỏi tháp hồi lưu qua phân ly bọt rồi đi vào tháp rửa nước để hấp thụ

NH3 trong khí tái sinh, rồi đi sang tinh chế trước quạt khí than Còn nước NH3 loãng đượcthải xuống rãnh

III.2.5 Điều kiện công nghệ:

III.2.5.1 Thành phần khí vào công đoạn:

H2S vi lượng

III.2.5.2 Nhiệt độ:

Ra tháp hồi lưu: < 60°C

Ra bộ trao đổi nhiệt dưới:  65°C

Ra bộ trao đổi nhiệt trên: 70°C  75°C

Phần giữa bộ tái sinh: 74°C  76°C

Phần cuối bộ tái sinh: 75°C  78°C

Ra bộ làm lạnh bằng nước: < 40°C

Ra bộ làm lạnh bằng NH3 lỏng: 8°C 15°C

III.2.5.3 Áp suất:

Thiết bị tái sinh:  1.200 mmH2O

Hơi nước vào bộ hoàn nguyên trên: < 5 Kg/cm2

Hơi nước vào bộ hoàn nguyên dưới: > 0,2 Kg/cm2

CO + H2 trong khí tái sinh: 60  87%

NH3 trong khí tái sinh: < 0,04%

Cương vị này là một cương vị trọng yếu của sản xuất NH3, nhiệm vụ chủ yếu là nén

và vận chuyển khí, cụ thể như sau: Khí than ẩm từ công đoạn khử H2S thấp áp 657 được nénqua các đoạn 1, 2 và 3 nén tới 2,15 MPa, đưa tới cương vị chuyển hoá CO, khử H2S trongkhí biến đổi, khử CO2 Khí thể sau tinh chế qua ống chung cửa vào đoạn 4 và vào nén tiếp ởđoạn 4 và đoạn 5, tăng áp suất ra đoạn 5 tới 12,5 MPa đưa tới cương vị rửa đồng để khử gầnnhư triệt để hàm lượng CO và CO2 Khí từ ống chung cửa ra cương vị rửa đồng được dẫnvào đoạn 6 máy nén để tăng áp đoạn 6 tới 31,5MPa và đưa đi công đoạn tổng hợp NH3

III.3.2 Lưu trình công nghệ:

III.3.2.1 Lưu trình khí thể (máy nén khí N 2 - H 2 kiểu 6M25-185/315):

Khí than ẩm hợp cách từ khử H2S thấp áp đến ống chung đi vào thuỷ phong đoạn Imáy nén rồi vào xilanh đoạn I, khí được tăng áp đi ra đoạn I qua hoãn xung, làm lạnh, phân

ly đoạn I để tách dầu nước rồi đi vào xilanh đoạn II, hỗn hợp khí tiếp tục được tăng áp đi rađoạn II lần lượt qua hoãn xung, làm lạnh, phân ly đoạn II, đi vào xilanh đoạn III khí thểđược tăng áp lên 2,15MPa lại qua hoãn xung, làm lạnh, phân ly đoạn III đi vào ống chungcửa ra đoạn III và đi vào hệ thống tinh chế: Qua biến đổi CO, khử H2S trong khí biến đổi,khử CO2 rồi quay về đường ống chung, qua bộ phân ly đi vào xilanh đoạn IV, khí thể tiếptục được qua hoãn xung, làm lạnh, phân ly rồi vào đoạn V được tăng áp tới 12,5MPa lại quahoãn xung, làm lạnh, phân ly đoạn V đi vào đường ống chung đưa đến công đoạn rửa đồng.Hỗn hợp khí ra công đoạn này vào ống chung, tới phân ly trước đoạn VI để phân ly, hoãnxung rồi vào xilanh đoạn VI, hỗn hợp khí được nén đến 31,5MPa, qua hoãn xung, làmlạnh, phân ly đoạn VI rồi tới đường ống chung vào công đoạn hợp thành

III.3.2.2 Lưu trình khí của máy nén cải tạo (H 22 III-165/320):

Lưu trình công nghệ của máy nén H22III-165/320 giống như lưu trình công nghệ máynén khí 6M25-185/315 mới Xong máy số 3 và số 5 được cải tạo nhằm nâng cao năng lựcsản xuất của máy nén Hiện nay Công ty đã cải tạo 2 máy nén số 3 và số 5 bằng cách lợidụng đoạn cân bằng giữa đoạn III và đoạn V, giữa đoạn IV và đoạn VI, lắp thêm van vào rabiến xi lanh đoạn II và IV thành tác dụng kép Trích một đường khí cửa ra đoạn I đưa sangđoạn III, khi piston đoạn III chuyển động về phía trái để nén khí đồng thời van hút vào cảitạo mở, khí được hút vào xi lanh đoạn III Khi piston đoạn III chuyển động dịch sang phíaphải tức là hút khí vào đoạn III thì khí ở bên phải bị nén lên tới áp suất bằng áp suất cửa rađoạn I, van đẩy mở khí được đưa về phân ly làm lạnh dầu nước đoạn I, ở bên đoạn IV cũngtương tụ nhưng khí vào được trích từ đường cửa vào đoạn II sau đó đưa về phân ly làm lạnhđoạn II với áp suất tương đương cửa ra đoạn II Do đó mỗi hành trình piston chuyển động

được nén thêm một lượng khí bằng lượng khí vào xi lanh đoạn III qua cửa van cải tạo chonên năng suất máy nén tăng thêm.

III.3.3 Chỉ tiêu công nghệ.

III.3.3.1 Áp suất (MPa):

III.4.2 Cơ chế phản ứng:

Phản ứng của H2 và N2 dưới tác dụng của xúc tác rắn để tạo thành NH3, phụ thuộcvào sự tiếp xúc giữa hai pha khí rắn Thông thường cơ chế xúc tác hệ khí-rắn thường đượctiến hành theo các bước sau:

1 Thể khí tham gia phản ứng khuyếch tán lên bề mặt xúc tác

2 Chất tham gia phản ứng từ bề mặt ngoài của xúc tác khuyếch tán vào mao mạchbên trong xúc tác

Cơ chế của quá trình tổng hợp NH3 về cơ bản là cơ chế xúc tác rắn -khí vì vậy nócũng giống các bước kể trên nhưng hiện nay người ta đã đưa ra giả thiết về cơ chế tổng hợp

NH3 tương đối chính xác:

H2 và N2 từ không gian pha khí khuyếch tán đến bề mặt xúc tác, phần lớn thể khí nàykhuyếch tán vào mao mạch bên trong xúc tác đồng thời tiến hành hấp phụ hoạt tính hoá họctrên bề mặt ấy N2 hấp phụ phản ứng với H2 hấp phụ (H2hp) và H2 pha khí (H2k) lần lượt tạothành NH, NH2, NH3 Sản phẩm cuối cùng tách ra khỏi bề mặt xúc tác để đi vào pha khí Cóthể biểu diễn quá trình theo sơ đồ sau:

N2 (k)  N2 (hp)  2NH (hp) 2NH2(hp)  2 NH3(hp) 2 NH3(k)

Trong quá trình phản ứng trên, khi tốc độ dòng khí tương đối đủ lớn và cỡ hạt xúc tácnhỏ vừa phải thì ảnh hưởng của các nhân tố khuyếch tán ngoài và khuyếch tán trong đối vớiphản ứng là rất nhỏ, mà tốc độ của N2 hấp phụ lên bề mặt xúc tác sắt thì rất gần với tốc độtổng hợp NH3 tức là bước hấp phụ hoạt tính của N2 tiến hành chậm nhất là mấu chốt quyếtđịnh tốc độ của phản ứng

III.5 Lưu trình công nghệ cương vị 670:

III.5.1 Thiết bị trực thuộc:

1 Tháp tổng hợp NH3 ( Loại hướng trục - kính) 1

3 Phân ly NH3 1

4 Tháp 3 kết hợp (Làm lạnh, ngưng tụ, phân ly) 1

14 Thiết bị làm lạnh khí bảo hộ bằng NH3 khí 1

Tất cả các đường ống, van, đồng hồ đo trực thuộc các thiết bị kể trên

III.5.2 Lưu trình công nghệ

- Hỗn hợp khí mới H2 và N2 từ công đoạn máy nén khí đến có thành phần N2 ~ 24%,

H2~ 75%, áp suất 290-320 at, có nhiệt độ 35  400C từ đường ống chung đoạn VI máy nénđến, qua thiết bị phân ly dầu để loại bỏ dầu, nước và các loại tạp chất khác, rồi cùng khítuần hoàn từ bộ phân ly dầu sau Tuabin ra, đi vào thiết bị 402 Tại thiết bị 402 NH3 lỏng đingoài ống, nhận nhiệt, bốc hơi; còn hỗn hợp khí tiếp tục đi xuống, được làm lạnh xuống -

2oC,đưa sang thiết bị hai kết hợp 401, NH3 ngưng tụ và NH3 lỏng được tách ra ở đáy 401.Hỗn hợp khí còn lại đi vào không gian giữa các ống trao đổi nhiệt của 401 để trao đổi nhiệtvới khí đi trong ống, nhiệt độ tăng lên đến khoảng 300C và đi ra khỏi thiết bị 401

- Hỗn hợp khí ra khỏi 401 chia làm hai đường:

+ Đường chính do van V4 khống chế đi vào tháp tổng hợp, theo khe vành khăn giữa

vỏ tháp tổng hợp và vỏ ngoài rọ xúc tác, đi từ trên xuống dưới để làm lạnh vỏ tháp rồi đi ra

ở đáy tháp tổng hợp ( ra tháp lần thứ nhất)

+ Đường thứ 2 qua van điều tiết V1 được hỗn hợp với khí ra tháp tổng hợp lần 1 và

đi vào bộ trao đổi nhiệt khí - khí