Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 CỤM SẢN XUẤT UREA:

3 CỤM SẢN XUẤT UREA:

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



3.3.1 Xưởng sản xuất Urea:

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều cơng nghệ sản xuất Đạm Urea như:

 Snamprogetti.

 Stamicarbon.





TEC.



Công nghệ của Snamprogetti áp dụng cho phân xưởng Urea Nhà máy Đạm Cà

Mau được sử dụng cho khoảng 45% cho các nhà máy sản xuất Phân đạm hiện nay

trên thế giới.

Xưởng Urea có hai chức năng chính: Tổng hợp Urea từ Ammonia và CO 2, đồng

thời cô đặc đến nồng độ 96% để đưa đến cụm Tạo hạt tầng sôi, tạo hạt Đạm Urea



Nén CO2



Carbonate



Carbonate



đục.

Tổng hợp

cao áp



Phân hủy

và Thu hồi

cao áp



Phân hủy

và Thu hồi

trung áp



Phân hủy

và Thu hồi

thấp áp



NH3 lỏng

Dd Ure



Cô đặc

chân Ure đến

khơng

(Ure 96%) X.Tạo hạt



Dd Ure

NH3



Xử lý

nước

ngưng



Hình 3.3: Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ xưởng sản xuất Urea.

Quy trình chia ra làm 5 giai đoạn chính: Tổng hợp cao áp, Phân hủy và thu hồi

cao áp, Phân hủy và thu hồi trung áp, phân hủy và thu hồi thấp áp, cô đặc chân

không.

Sau đây là phần thuyết minh quy trình tổng hợp hạt Urea.

3.3.1.1



Tổng hợp cao áp



Tại thiết bị phản ứng tổng hợp cao áp xảy ra đồng thời 2 phản ứng tạo thành

Cacbamat và Urea:

2NH3 + CO2 NH2COONH4, Q= + 32560 kcal/kmol (1).



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 44



H2O



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



Sau đó amoni cacbamat thực hiện phản ứng dehydrat tạo Urea và nước:

NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O, Q= -4200 kcal/kmol (2).

Ở điều kiện phản ứng: 188190oC và 15,7 MPa, phản ứng thứ nhất xảy ra nhanh

chóng và hồn tồn, còn phản ứng thứ hai xảy ra chậm quyết định tốc độ phản ứng.

Tỷ lệ mol NH3/CO2 được khống chế 3,23,6 với hiệu suất Urea tính theo CO 2 là

60-63%. Trường hợp nếu CO2 dư nhiều sẽ gây ăn mòn thiết bị.

Tỷ lệmol H2O/CO2 nằm trong khoảng 0,50,7. Nếu nồng độ H2O cao sẽ làm

chuyển dịch cân bằng của phản ứng (2) theo chiều nghịch và làm giảm hiệu suất

chuyển hóa Cacbamat thành Urea. Ngược lại nếu nồng động H 2O thấp sẽ làm Urea

vón cục, gây tắc trong hệ thống đường ống.

Độ chuyển hóa của amoni cabamat bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ chất phản ứng đưa vào,

nhiệt độ vận hành, áp suất và thời gian lưu trong thiết bị phản ứng.

Quy trình tổng hợp

Nguyên liệu đầu vào của quy trình là CO2, NH3 lỏng và H2O.

Amonia lỏng với áp suất 23 MPa được nâng nhiệt độ và hòa trộn với cacbamat

trước khi được ejector bơm vào đáy thiết bị phản ứng, ở đây hỗn hợp này sẽ phản

ứng với dòng khí CO2 nhập liệu.

Khí CO2 từ xưởng Ammonia có áp suất 0,06 MPa được nén đến 15,7 MPa bởi

máy nén, sau đó được đưa vào đáy tháp tổng hợp Urea cùng với NH 3 lỏng, CO2 và

H2O tuần hoàn từ hệ thống.

Một lượng nhỏ khơng khí được đưa vào dòng CO 2 ở đầu vào để thụ động hóa các

bề mặt thép khơng rỉ của các thiết bị cao áp, do đó bảo vệ chúng khỏi ăn mòn do các

chất phản ứng và sản phẩm phản ứng.

3.3.1.2



Phân hủy và thu hồi áp cao (15,7MPa).



Quy trình phân hủy



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 45



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



Dung dịch ra khỏi tháp tổng hợp Urea có thành phần: 33,37% Urea, cacbamat dư,

NH3 dư và H2O dư được đưa vào thiết bị phân huỷ Cacbamat cao áp.

Phản ứng phân hủy Cacbamat được thúc đẩy bằng cách gia nhiệt bởi hơi nước

trung áp bão hòa 2,27 MPa và tách CO 2 nhờ quá trình bay hơi NH3 dư trong dịch ở

áp suất thấp hơn áp suất tháp tổng hợp.

Sau phản ứng, dòng hỗn hợp từ đỉnh thiết bị phân hủy, và dung dịch thu hồi từ

đáy tháp hấp thụ trung áp, đi vào các thiết bị ngưng tụ cacbamat, ở đây hỗn hợp khí

được ngưng tụ.

Phần ngưng tụ được đưa vào bình tách cacbamat. Từ đỉnh của bình tách

cacbamat, khí khơng ngưng bao gồm khí trơ(khơng khí thụ động, khi trơ trong dòng

CO2) chứa một lượng nhỏNH3 và CO2 được đưa trực tiếp vào đáy thiết bị phân hủy

Cacbamat trung áp.

Ở đây một phần Cacbamat được phân huỷ thành NH 3 và CO2, dung dịch ra khỏi

thiết bị phân huỷ cao áp có nồng độ Urea: 42,89%.

Quá trình phân huỷ ở áp suất cao cần nhiệt độ cao, điều này dẫn đến vấn đề ăn

mòn thiết bị. Công nghệ Snamprogetti thiết kế các ống trao đổi nhiêt bằng vật liệu

lưỡng kim Cr/Ni/Mo và dùng dư NH 3 để loại bỏ vấn đề ăn mòn thiết bị, ngồi ra

dùng khơng khí nén để thụ động hố bề mặt bên trong thiết bị.



3.3.1.3



Phân hủy và thu hồi trung áp (2,05 MPa; 163 oC).



Quy trình phân hủy

Để tiếp tục thúc đẩy quá trinh phân huỷ Cacbamat cần nâng nhiệt lên cao hơn

hoặc giảm áp xuống thấp hơn.

Dung dịch, với hàm lượng CO2 thấp, từ đáy thiết bị phân hủy cao áp được giãn nở

tới áp suất 2,05 MPa đi vào phần trên thiết bị phân hủy trung áp. Thiết bịnày được

chia thanh 3 phần chính:



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 46



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



 Bình tách đỉnh, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó ống.

 Thiết bị phân hủy kiểu vỏ ống, ở đây cacbonat được phân hủy và nhiệt được

cung cấp nhờ hơi nước bão hòa 0,59 MPa (ở phía vỏ của thiết bị) và làm lạnh

trực tiếp hơi nước ngưng có nhiệt độ cao 220oC từ binh tách nước ngưng tụ

của thiết bị phân hủy cao áp.

 Bình chứa dung dịch, bình này tập trung dung dịch Ure có nồng độ 63,21%

khối lượng.

Khi giàu NH3 và CO2 ra khỏi bình tách đỉnh được đưa vào phía vỏ của thiết bị cô

đặc chân không sơ bộ. Ở đó khí được hấp thụ một phần vào dung dịch cacbonat trong

cụm thu hồi thấp áp. Tổng nhiệt lượng tạo thành từ phía vỏ nồi cơ đặc này là do

ngưng tụ/hấp thụ/phản ứng của các chất, được dùng để bốc hơi dung dịch Urea đến

nồng độ 84-86% khối lượng, do đó cho phép tiết kiệm đáng kể hơi thấp áp ở giai

đoạn cơ đặc chân khơng sơ bộ.

Từ phía vỏ của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ, pha hỗn hợp được đưa vào thiết

bị ngưng tụ trung áp, tại đây CO 2 được hấp thụ gần như hoàn toàn và nhiệt ngưng

tụ/phản ứng được lấy đi nhờ nước làm mát.

Từ thiết bị ngưng tụ trung áp, pha hỗn hợp chảy vào tháp hấp thụ trung áp, ở đây

pha khí tách ra sẽ đi vào bộ phận tinh chế. Đây là tháp hấp thụ kiểu đĩa chóp, xảy ra

sự hấp thụ CO2 và tinh chế NH3.

Dòng NH3 và khí trơ bão hòa với vài ppm CO 2 (20-100 ppm) ra khỏi đỉnh đi đến

bộ phận tinh chế, được ngưng tụ một phần trong thiết bị ngưng tụ amoniac. Từ đây

dòng 2 pha được đưa vào bồn chứa amoniac.

Dòng khí khơng ngưng bão hòa amoniac rời thiết bị ngưng tụ, bay dọc trong tháp

thu hồi amoniac, ở đây một lượng amoniac được ngưng tụ nhờ dòng amoniac lỏng

đến từ xưởng ure.

Dòng khí rời đỉnh tháp thu hồi amoniac bay dọc trong tháp hấp thụ amoniac trung

áp, ở đây hàm lượng amoniac được giảm triệt để nhờ dòng dung dịch amoniac lỗng



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 47



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



ngược chiều hấp thụ. Khí amoniac trong pha khí được hấp thụ, nhiệt tạo thành sẽ làm

tăng nhiệt độ của dòng lỏng đi xuống, do đó làm cản trở sự hấp thụ tiếp tục amoniac.

Để duy trì nhiệt độ thích hợp, một dòng nước làm mát được cung cấp ở phía vỏ của

tháp hấp thụ này.

Tháp rửa khí trơ trung áp, được nối vào phần trên của tháp hấp thụ amoniac trung

áp, gồm 3 đĩa van, ở đây khí trơ được rửa lần cuối bằng nước sạch. Hàm lượng

amoniac trong dòng khí bay lên là thấp nhất. Cuối cùng khí trơ được tập trung vào

flare.

Từ đáy của tháp hấp thụ amoniac trung áp, dung dịch NH3-H2O được tuần hồn

lại tháp hấp thụ trung áp bằng bơm.

Dòng ra khỏi đáy tháp hấp thụ trung áp được tuần hoàn bằng bơm cao áp về cụm

thu hồi tổng hợp sau khi gia nhiệt sơ bộ ở thiết bị gia nhiệt cao áp.

3.3.1.4



Phân hủy và thu hồi thấp áp (0,5 MPa; 151oC).



Dung dịch với hàm lượng CO2 rất thấp ra khỏi đáy thiết bị phân hủy trung áp

được giãn nở đến áp suất 0,5 MPa và đi vào phần trên của thiết bị phân hủy thấp áp.

Thiết bị này được chia thành 3 phần chính:

 Bình tách đỉnh, ở đây khi nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vao bó ống.

 Thiết bị phân hủy kiểu vỏ ống, ở đây cacbonat được phân hủy, nhiệt lượng

được cung cấp nhờ hơi nước thấp ap bão hòa 0,5 MPa.

 Bình chứa dung dịch Urea, bình nay tập trung dung dịch Ure có nồng độ

70,97 %khối lượng.

Khí ra khỏi bình tách trước tiên được trộn với hơi từ đỉnh tháp chưng của bộ phận

tinh chế, và sau đó được ngưng tụ một phần ở các thiết bị ngưng tụ thấp áp. Tại đây

hơi NH3 và CO2 con lại được ngưng tụ hòan tòan.

Dung dịch cacbonat ra khỏi thiết bị ngưng tụ thấp áp được thu hồi vào bồn chứa

dung dịch cacbonat. Từ đây dung dịch cacbonat được tuần hoàn về đáy tháp hấp thụ



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 48



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



trung áp bằng bơm ở vỏ của thiết bị cơ đặc sơ bộ và sau đó qua thiết bị ngưng tụ

trung áp. Một phần nhỏ dung dịch cacbonat thấp áp cũng được dùng làm dòng hồi

lưu của tháp chưng.

Bồn được trang bị một tháp rửa khí trơ thấp áp để giúp điều khiển áp suất của giai

đoạn thu hồi thấp áp. Bồn rửa được nối với phần trên của bồn chứa, nơi mà nước làm

mát được cung cấp để lấy nhiệt hấp thụ.

3.3.1.5



Cô đặc chân không.



Dung dịch ra khỏi công đoạn phân huỷ thấp áp được đưa tới công đoạn tiền công

đặc và công đặc chân không.

Dung dịch Urea ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp được giãn nở tới áp suất

0,033 MPa và đi vào phần trên của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ. Thiết bịnày

được chia thành 3 phần chính:

 Bình tách đỉnh, ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi dung dịch đi vào bó ống.

Hơi được tách ra nhờ hệ thống chân không.

 Thiết bị cô đặc kiểu màng, ở đây lượng cacbonat còn lại được phân hủy và

nước được bốc hơi. Nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ một phần khí (phia vỏ)

đến từ thiết bị phân hủy trung áp.

 Bình chứa lỏng ở đáy, ở đây tập trung dung dịch Urea có nồng độ khoảng 8487%.

Dung dịch Urea ra khỏi bình chứa của thiết bị cơ đặc chân không sơ bộ được đưa

vào đáy thiết bị cô đặc chân không. Thiết bị nàyhoạt động ở cùng áp suất như của

thiết bị cô đặc chân không sơ bộ (tức là 0.033 MPa).

Hơi nước bão hòa áp suất 0,44 MPa được cung cấp vào phía vỏ để cơ đặcdung

dịch Urea chảy trong ống.



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 49



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



Pha hỗn hợp ra khỏi phía ống của thiết bị cơ đặc chân khơng đi vào bình tách

chân khơng khí-lỏng, từ đây một lần nữa hơi được tách nhờ hệ thống chân khơng.

Urea nóng chảy (khoảng 95%) được đưa tới tháp tạo hạt.

3.3.2 Xưởng tạo hạt Urea



Hạt nhỏ



Buồng tạo hạt Sàng phân loại kích thước

Dịch urea 96 %

Urea sản phẩm



Hạt lớn

Khí sạch

Máy nghiền

Hệ thống rửa bụi

Amonium Sulphate

Dịch Urea



Hình 3.4: Sơ đồ khối cơng nghệ cụm tạo hạt.

Phân xưởng tạo hạt urê phần chính gồm có các thiết bị sau:

-



Thiết bị tạo hạt (G07601)



-



Tháp rửa bụi (C07601)



-



Sàng urê (S07601A/B/C/D)



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 50



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau

-



Nhà Máy Đ ạm Cà



Máy nghiền mầm (M07601A/B)



Với công nghệ tạo hạt của TEC, ta có 3 khu vực sau:

-



Khu vực tạo hạt



-



Khu vực tuần hoàn và làm nguội



-



Khu vực khử bụi và thu hồi



3.3.2.1



Khu vực tạo hạt.



Dịch urê sau khi cô đặc đến hàm lượng khoảng 96% khối lượng từ xưởng urê

được đưa sang thiết bị tạo hạt. MMU, mono methyrol urê, chất phụ gia tăng độ cứng

hạt được đưa vào dịch urê ở xưởng urê trước khi được bơm đi tạo hạt.

Dịch urê (phun lên bề mặt mầm urê tuần hoàn) được thổi lơ lửng nhờ áp suất vòi

phun trong các khoang vòi phun của thiết bị tạo hạt. Các hạt mầm này lớn dần trong

những khoang vòi phun nhiều cấp trong khi được lưu chuyển giữa các khoang tầng

sôi nằm xung quanh. Dịch urê phun vào bề mặt các hạt mầm được làm nguội và hóa

rắn, đồng thời lượng ẩm trong dịch urê cũng được bốc hơi do khơng khí đưa vào

mang nhiệt hóa rắn, hóa hơi nước. Nhờ đó, hạt urê được làm khơ để đạt được độ ẩm

dưới 0,3% khối lượng (wt%) khi ra khỏi thiết bị tạo hạt.

Quạt thổi khí vòi phun (spouting air) cung cấp dòng khí cho thiết bị tạo hạt thơng

qua thiết bị gia nhiệt khí vòi phun để hình thành các khoang vòi phun. Quạt thổi khí

tầng sơi cung cấp dòng khí tầng sơi đến thiết bị tạo hạt thơng qua thiết bị gia nhiệt

khí tầng sơi số 1 và 2 để hình thành khoang tầng sơi.

Nhiệt độ của khí vòi phun và tầng sơi được điều khiển bởi các thiết bị trao đổi

nhiệt khác nhau để duy trì nhiệt độ khoang tạo hạt trong khoảng 110 – 120 oC nhằm

sấy khô và làm nguội hạt urê một cách hiệu quả. Thiết bị tạo hạt được vận hành ở áp

suất âm nhẹ.



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 51



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



Sau đó, hạt urê được làm nguội đến 90oC ở khoang tầng sôi cuối cùng rồi được

đưa qua các sàng urê thông qua sàng rung nạp liệu cửa ra thiết bị tạo hạt, cân cửa ra

tạo hạt và gàu nâng.

Điều khiển mức thiết bị tạo hạt bằng cách thay đổi chiều cao tấm chắn để điều

chỉnh mức cửa ra của thiết bị tạo hạt.

Bên cạnh dòng chảy tràn, thiết bị tạo hạt có dòng chảy đáy được điều khiển bằng

sàng rung cấp liệu cửa ra tạo hạt nhằm loại bỏ các tảng urê đóng cục quá lớn để có

thể duy trì trạng thái tầng sơi.



Hình 3.5: Thiết bị tạo hạt dạng vòi phun – tầng sơi của TEC.

3.3.2.2



Khu vực tuần hoàn và làm nguội.



Hạt urê ra khỏi thiết bị tạo hạt được phân làm bốn kích cỡ gồm hạt có kích cỡ sản

phẩm, hạt kích cỡ nhỏ, hạt quá cỡ và dạng urê khối bằng các sàng rung.



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 52



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



Urê kích thước sản phẩm được làm nguội ở thiết bị làm nguội dạng tầng sôi đến

thấp hơn 50oC bằng dòng khí được cấp bởi quạt hút làm mát sản phẩm trước khi đưa

sang kho chứa urê rời hay sang khu vực đóng bao. Một phần urê cỡ sản phẩm có thể

được đưa về máy nghiền thơng qua sàng rung nạp liệu cho thiết bị làm mát urê quá

cỡ và được nghiền nhỏ để làm mầm tạo hạt.

Hạt urê quá cỡ được đưa sang thiết bị làm nguội hạt quá cỡ dạng tầng sôi để làm

lạnh xuống 60oC bằng dòng khí được cấp bởi quạt hút làm mát sản phẩm rồi đưa qua

thiết bị làm lạnh sản phẩm. Hạt urê quá cỡ sau khi làm mát được đưa đến máy nghiền

để nghiền thành các hạt có kích thước nhỏ hơn để có thể làm mầm cho thiết bị tạo

hạt.

Urê dạng khối được hòa tan tại bồn hòa tan và được thu hồi về xưởng urê.

Hạt cỡ nhỏ được tuần hoàn về thiết bị tạo hạt dưới dạng mầm để tạo hạt.

Tất cả mầm bao gồm lượng nghiền hạt quá cỡ hạt cỡ sản phẩm cộng thêm lượng

hạt kích thước nhỏ được tuần hoàn cùng nhau về thiết bị tạo hạt với tỉ lệ tuần hồn

(được tính bằng tỉ lệ mầm chia cho urê nạp liệu) trong khoảng 0,5 ~ 1,0.

3.3.2.3



Khu vực khử bụi và thu hồi.



Bụi urê và khí NH3 trong khí thải từ thiết bị tạo hạt, thiết bị làm mát sản phẩm,

thiết bị làm mát urê quá cỡ và quạt thu gom bụi được rửa trong tháp rửa bụi.

Tháp rửa bụi gồm hai tầng rửa, rửa nước ở tầng dưới và rửa axit ở tầng trên.

Ở tầng dưới của tháp rửa bụi, bụi urê được loại bỏ bằng tiếp xúc ngược chiều với

dịch urê 45% khối lượng trong lớp đệm rửa bụi. Bơm tuần hoàn tháp rửa bụi số 1

tuần hoàn dịch urê qua lớp đệm một lượng vừa đủ. Thiết bị tách ẩm tháp rửa bụi

(phía dưới và giữa thân tháp) được lắp bên trên lớp đệm nhằm ngăn dịch urê phun ra

ở dạng sương và giảm q trình lơi cuốn.



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 53



Thực Tập Tốt Nghiệp

Mau



Nhà Máy Đ ạm Cà



Nước công nghệ đã qua xử lý từ xưởng urê được cấp qua khoang dưới của tháp

rửa bụi nhằm duy trì hàm lượng của dịch urê trong tháp rửa khoảng 45% khối lượng.

Dịch urê được đưa sang bồn hòa tan bằng bơm tuần hồn tháp rửa bụi, sau đó được

đưa đến xưởng urê bằng bơm bồn hòa tan.

Ở tầng trên tháp rửa bụi, khí NH3 lẫn trong khơng khí đi ra từ tầng dưới được loại

bỏ bằng dung dịch axit sulfuric để tạo thành ammonia sulfat. Axit sulfuric 98% khối

lượng được sử dụng để điều chỉnh pH của dòng ammonia sulfat tuần hồn trong

khoảng từ 2 ~ 4 để đạt hiệu quả hấp thụ cao.

Nước ngưng công nghệ sau xử lý của xưởng urê được cấp vào khoang dưới tháp

rửa bụi nhằm điều chỉnh nồng độ dịch sulfat ammonia trong khoảng 40% khối lượng.

Một phần dịch tuần hoàn được đưa ra khỏi xưởng bởi bơm tuần hồn tháp rửa bụi số

2.

Khơng khí được rửa bụi rồi hút ra ngồi mơi trường bằng quạt hút tháp rửa bụi

sau khi nước dạng sương mù được tách loại bằng thiết bị tách mù (tầng trên).

Hàm lượng bụi urê và lượng khí NH3 thốt ra mơi trường được giảm còn 30 mg/m3.

KHÍ SẠCH

QUẠT HÚT

LƯỚI LỌC

VỊI PHUN

LỚP ĐỆM

KHƠNG KHÍ + BỤI URÊ



NƯỚC RỬA



BƠM TUẦN HỒN

DUNG DỊCH URÊ



Hình 3.6: Cơng nghệ rửa bụi TEC.



SVTH: Nhóm Đạm Cà Mau



Trang 54



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 CỤM SẢN XUẤT UREA:

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×