Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
MỤC LỤC
Lời mở đầu
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 3
I. Giới thiệu chung về nhà máy 3
II. Tổng quan về phân xưởng Ammonia 5
2.1 Giới thiệu chung 5
2.2 Nguyên liệu và Nhiên liệu 6
2.3 Sản phẩm và đặc tính sản phẩm 7
2.3.1 Ammonia sản phẩm 7
2.3.2 CO2 sản phẩm 8
CHƯƠNG II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU TRÌNH 9
I. Sơ đồ công nghệ 9
Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ 9
II. Các công đoạn chính 10
2.1 Khử lưu huỳnh 10
2.1.1 Công nghệ tổng quát 10
2.1.2 Hydro hóa 10
2.2 Công đoạn reforming 11
2.3. Chuyển hoá CO 14
2.3.2 Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao 15
2.4 Công đoạn tách CO2 16
2.5Công đoạn metan hoá 19
2.6Công đoạn tổng hợp ammonia 20
2.7 Công đoạn thu hồi ammonia 27
CHƯƠNG III AN TOÀN LAO ĐỘNG 30
2.3 Bảo vệ thân thể 32
3.2 Cứa hỏa 33
KẾT LUẬN 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO 36
1

tấn hạt Urea/ngày.
- Cụm phân xưởng phụ trợ cung cấp khí, nước, hơi nước và xử lý nước thải.
1.2.2 Các cụm công nghệ trong các phân xưởng
Phân xưởng Ammonia bao gồm:
- Thiết bị khử lưu huỳnh của khí nguyên liệu.
- Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và nồi hơi thu hồi nhiệt.
- Các thiết bị chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.
- Thiết bị tách CO2.
- Thiết bị Methan hóa.
- Thiết bị tổng hợp Ammonia.
- Quá trình làm lạnh.
Phân xưởng Urea bao gồm:
- Máy nén CO2 và các bơm cao áp.
- Cụm cao áp.
- Cụm trung áp.
- Cụm thấp áp.
- Cụm chân không.
- Cụm xử lý nước ngưng công nghệ.
- Cụm thu hồi nước ngưng.
- Mạng hơi nước.
-Mạng nước rửa.
- Đuốc.
Phân xưởng tạo hạt bao gồm
- Thiết bị tạo hạt.
- Tháp rửa bụi.
- Máy nghiền urea.
- Sàng phân loại kích thước.
Phân xưởng phụ trợ bao gồm:
- Hệ thống nước thô –nước sinh hoạt –nước khử khoáng.
- Nước hàng rào.

- Đầu vào của hệ thống cung cấp khí nguyên liệu.
- Đầu vào của máy nén không khí cho thiết bị reforming thứ cấp.
- Đầu ra của các bơm sản phẩm Ammonia.
- Đầu ra của thiết bị tách CO
2
.
Trong phạm vi ranh giới trách nhiệm thiết kế phân xưởng bao gồm các
thiết bị sau:
Cụm 200:
5
XƯỞNG
AMMONIA
Khí tự nhiên
Nước
Không khí
Điện
Hơi nước
Ammonia NH
3
Cabon dioxit CO
2
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
- Thiết bị khử lưu huỳnh.
- Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và các nồi hơi thu hồi nhiệt.
- Các thiết bị chuyển hoá ở nhiệt độ cao và thấp.
Cụm 300:
- Thiết bị tách CO
2
.
- Methan hoá.

2
8.00 18.41
N
2
1.42 2.73
6
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
Nước, mg/Nm
3
80
Thủy Ngân, mg/Nm
3
, tối đa 0.01
Lưu huỳnh, mg/Nm
3
H
2
S, tối đa 10 79
Mercaptans, tối đa 11
Bảng 2.2 Nhiệt độ áp suất nguyên liệu đầu vào
Tối Thiểu Thiết Kế
Áp suất, Mpag 3.92 4.4
Nhiệt độ, °C 28 75
Thiết kế cho nguồn khí từ nguồn PM3-CAA.
Nhà máy được thiết kế để có thể vận hành với nguồn khí từ B&52, tuy
nhiên hiệu suất và công suất cần được điều chỉnh. Thể tích và khối lượng xúc tác
hydro hóa lưu huỳnh hữu cơ chỉ được thiết kế riêng với thành phần khí thiết kế.
2.3 Sản phẩm và đặc tính sản phẩm
2.3.1 Ammonia sản phẩm
Công suất (100% NH

I. Sơ đồ công nghệ
Miêu tả tóm tắt sơ đồ công nghệ
Các công đoạn cần thiết để sản xuất ammonia từ các nguồn nguyên
liệu đã được đề cập:
- Nguồn khí tự nhiên nguyên liệu được khử lưu huỳnh trong cụm khử
lưu huỳnh bao gồm thiết bị Hydro hóa hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh (3)
và thiết bị hấp thụ H2S (4) bằng xúc tác ZnO. Sau khi ra khỏi cụm khử lưu
huỳnh, dòng khí nguyên liệu có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp, tới hàm
lượng phần triệu (<0,05 ppm).
- Khí nguyên liệu đã được khử lưu huỳnh thực hiện phản ứng
Reforming với hơi nước và không khí tạo thành khí công nghệ trong thiết bị
Reforming sơ cấp (5) và Reforminh thứ cấp (6). Thành phần khí công nghệ
chủ yếu các khí như : H
2
, N
2
, CO, CO
2
và hơi nước.
- Trong công đoạn làm sạch khí, CO được chuyển hóa thành CO
2
trong
thiết bị chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao (8) và nhiệt độ thấp (9) . Sau đó CO
2
được tách ra khỏi khí công nghệ tại thiết bị tách CO
2
(11) bằng dung dịch
MDEA. Dung dịch MDEA sau khi hấp thụ CO2 sẽ được nhả hấp thụ (12),
(13), (14).
- CO và CO

2
S được hấp thụ trong tháp hấp thụ R04202A/B.
Sau công đoạn khử lưu huỳnh hàm lượng S trong khí nguyên liệu đạt <
0.05ppm.
2.1.2 Hydro hóa
Xúc tác thứ nhất (TK-250) trong cụm khử lưu huỳnh là Coban-
Molypden.
TK-250 được dùng cho phản ứng hydro hoá.
Các phản ứng xảy ra như sau:
RSH + H
2
<=>RH + H
2
S
R
1
SSR
2
+ 3H
2
<=>R
1
H + R
2
H + 2H
2
S
R
1
SR

. Hậu quả có thể là độ chuyển hóa lưu huỳnh hữu cơ giảm, dẫn
đến dò rỉ S tới cụm Reforming cao.
Trong trường hợp có sự hiện diện của CO và CO
2
trong thành phần khí
tự nhiên vào R04201, sẽ xảy ra các phản ứng sau:
CO
2
+ H
2
↔CO + H
2
O
CO
2
+ H
2
S ↔COS +H
2
O
10
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
Vì thế, sự hiện diện của CO, CO
2
và H
2
O ảnh hưởng đến hàm lượng
lưu huỳnh dư trong dòng khí công nghệ đi ra khỏi các cụm khử lưu huỳnh.
2.3.1.3 Hấp phụ H2S
Khí tự nhiên đã hydro hoá được đưa vào các tháp hấp phụ lưu huỳnh

Quá trình reforming hơi nước có thể được mô tả theo các phản ứng sau
đây:
C
n
H
2n+2
+ H
2
O ↔ C
n-1
H
2n
+ CO + 2H
2
– Q (1)
11
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
CH
4
+ 2H
2
O ↔ CO + 3H
2
– Q (2)CO
+ H
2
O ↔ CO
2
+ H
2

Để đảm bảo cháy hoàn toàn nhiên liệu, các đầu đốt được vận hành với
lượng không khí dư là 10%, tương ứng với 2% oxi dư trong khói thải.
12
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
Hydrocarbon trong nguyên liệu tới reforming sơ cấp được chuyển hóa
thành H
2
và oxit carbon. Khí đi ra từ reforming sơ cấp chứa xấp xỉ 14% metan,
nhiệt độ đầu ra là 783
0
C.
Reforming sơ cấp có tổng cộng 150 ống xúc tác được lắp trong hai buồng
bức xạ. Phần trên cùng của ống được nạp xúc tác RK-211 và RK-201, phần đáy
của ống được nạp xúc tác R-67-7H.
Xúc tác đã được khử bền trong không khí tới nhiệt độ 80
o
C. Nếu tiếp xúc
với không khí ở nhiệt độ cao hơn xúc tác sẽ bị oxi hóa. Tuy nhiên nhiệt độ
không gây tác động xấu đến xúc tác.
2.2.4 Reformer thứ cấp
Trong thiết bị reforming thứ cấp, khí công nghệ được trộn với không khí
đã được gia nhiệt. Một phần, quá trình cháy diễn ra trên đỉnh của R04203 tạo ra
sự tăng nhiệt độ lớn. Từ buồng đốt khí công nghệ đi xuống tầng xúc tác tại đây
xảy ra phản ứng reforming.
Nhiệt độ khí công nghệ rời khỏi R04203 khoảng 953
0
C và hàm lượng
metan là 0.6 % mole.
Khí rời khỏi R04203 chứa khoảng 13.7% mol CO và 8.5% mol CO
2

không được phát tán khỏi reforming thứ cấp, nó có thể gây quá nhiệt và phá hủy
xúc tác.
2.3. Chuyển hoá CO
2.3.1 Mô tả công nghệ tổng quát
CO (Cacbon monoxit) trong khí công nghệ ra khỏi cụm reforming được
chuyển hoá thành CO
2
(cacbon dioxit) và hydro theo phản ứng chuyển hoá CO
trong R04204 và R04205
CO + H
2
O ↔ CO
2
+ H
2
+ Q
Cân bằng của phản ứng dịch chuyển về phía tạo thành CO
2
khi ở nhiệt độ
thấp và có nhiều hơi nước hơn. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng sẽ tăng nếu nhiệt độ
tăng. Nhiệt độ tối ưu cho phản ứng chuyển hoá phụ thuộc vào hoạt tính của chất
xúc tác và thành phần khí.
Quá trình chuyển hóa được tiến hành trong 2 thiết bị R04204 và R04205
với quá trình làm nguội khí sau mỗi thiết bị.
14
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
2.3.2 Thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ cao
Bình chuyển hoá CO nhiệt độ cao R04204 chứa đựng chất xúc tác SK-
201-2, được lắp đặt trong một lớp. Chất xúc tác là hỗn hợp crôm oxit được tăng
cường sắt oxit dưới dạng hạt đường kính 6mm và cao 6mm.

C trong vòng tuần hoàn nitơ chứa
khoảng 0.2-2% hydro. Trong quá trình khử xúc tác, oxit đồng phản ứng với H
2
tạo thành đồng nguyên chất.
15
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
Xúc tác LK-821-2 có thể được vận hành với khoảng nhiệt độ 170-250
0
C.
Lưu huỳnh, Clo và Silic là các chất gây ngộ độc xúc tác. Như một ví dụ về sự
giảm hoạt tính của xúc tác do các chất gây ngộ độc xúc tác, hoạt tính xúc tác sẽ
bị giảm tối thiểu bởi 0.2% khối lượng lưu huỳnh hoặc bởi 0.1% Clo.
Xúc tác LK-821-2 không được tiếp xúc với nước trong bất kì điều kiện
nào, điều này sẽ làm phân hủy xúc tác.
Xúc tác có khả năng tự bốc cháy ở trạng thái khử, do đó các biện pháp an
toàn phải được thực hiện trong quá trình tháo dỡ xúc tác.
2.4 Công đoạn tách CO
2
2.4.1 Mô tả công nghệ tổng quát
Hệ thống tách CO
2
được dựa trên quá trình MDEA hoạt hoá hai cấp (công
nghệ của BASF). Dung môi được dùng cho quá trình hấp thụ CO
2
là MDEA. Hệ
thống công nghệ chính bao gồm một tháp hấp thụ CO
2
hai cấp, một tháp tách
CO
2

NH
2
+
+ R
2
N-COO
-
Phản ứng đầu là phản ứng cho amine bậc ba (ví dụ MDEA). Phản ứng
thứ hai là phản ứng cho amine bậc hai (Chất hoạt hóa).
2.4.2 Hấp thụ CO
2
khỏi dòng công nghệ
16
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
Khí rời khỏi công đoạn chuyển hoá CO có hàm lượng 19,3% mol CO
2
(khí khô). Do sự có mặt của hơi nước, khí này cũng chứa một lượng nhiệt đáng
kể có thể thu hồi, chủ yếu là nhiệt ngưng tụ. Lượng nhiệt này được thu hồi ở bộ
gia nhiệt nước nồi hơi số 2 (E04213), nồi đun tháp stripping CO
2
(E04302) và
bộ gia nhiệt nước khử khoáng (E04305). Sau khi nước ngưng tụ quá trình được
tách ra khỏi dòng khí trong bình tách khí cuối cùng S04304, khí này đi vào tháp
hấp thụ CO
2
tại nhiệt độ khoảng 70
0
C.
Trong tháp hấp thụ CO
2

2
Dung dịch giàu CO
2
ra khỏi tháp hấp thụ CO
2
được giảm áp qua một tuốc
bin thuỷ lực BT04301, tuốc bin này kéo một trong những bơm dịch bán thuần
(bơm P04301A), do vậy, giảm mức tiêu thụ năng lượng một cách đáng kể. Tách
và tái sinh dung dịch giàu CO
2
được thực hiện trong hai cấp để đạt được độ tinh
khiết cao của sản phẩm CO
2
. Trong bình tách cao áp S04302, hầu hết các thành
phần trơ hoà tan được giải phóng tại áp suất khoảng 0,54 Mpag. Dung dịch giàu
CO
2
tiếp tục đến bình tách thấp áp S04301, tại đây hầu hết CO
2
được giải phóng
17
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
khỏi dung dịch tại áp suất 0,074 Mpag. Cả hai bình tách được nạp đệm dạng
vòng 2” SS pall.
CO
2
thoát ra khỏi bình tách thấp áp chứa đầy hơi nước bão hoà tại
nhiệt độ khoảng 73
0
C. Hỗn hợp này được làm lạnh xuống 45

tách thấp áp, kết quả là bình tách thấp áp làm việc tốt hơn.
Trước khi được bơm đến đỉnh tháp hấp thụ bằng bơm dung dịch thuần
P04302A/B, dung dịch thuần từ đáy của tháp stripper được làm nguội đến 50
0
C
nhờ trao đổi nhiệt E04301, bộ hâm nóng nước mềm E04304 và bộ làm nguội
dung dịch nghèo E04303.
Khí nhả ra từ bình tách cao áp được đưa đến hệ thống khí nhiên liệu
reforming.
18
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
2.5 Công đoạn metan hoá
2.5.1 Mô tả công nghệ tổng quát
Bước chuẩn bị khí cuối cùng trước khi vào tháp tổng hợp là công đoạn
metan hoá, đây là quá trình mà các cacbon oxit dư sẽ được chuyển hoá thành
metan. Metan đóng vai trò như một khí trơ trong chu trình tổng hợp ammonia.
Ngược lại, các hợp chất chứa oxy như cacbon oxit (CO và CO
2
) gây ngộ độc đối
với xúc tác tổng hợp NH
3.
Quá trình metan hoá xảy ra trong bình metan hoá R04301, và các phản
ứng liên quan là những phản ứng ngược của phản ứng reforming:
CO + 3H
2
↔ CH
4
+ H
2
O + Q

0
C là tốt nhất tại
thời điểm khởi động. Chất xúc tác metan hoá không được phép tiếp xúc với
nhiệt độ lớn hơn 420
0
C trong một khoảng thời gian dài.
19
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
Chất xúc tác rất nhạy cảm với các hợp chất lưu huỳnh và clo. Hơi nước
không có hydro sẽ oxy hoá chất xúc tác và do đó không được dùng trong quá
trình gia nhiệt, làm lạnh hoặc làm sạch. Hơn nữa, chất xúc tác không được
phép tiếp xúc với hơi nước ngưng tụ vì điều này có thể gây nên sự phân rã
xúc tác.
Hoạt tính xúc tác giảm có thể do nhưng nguyên nhân sau đây:
Già cỗi do nhiệt
Ngộ độc dần do những tạp chất trong khí nguyên liệu đầu vào như là
kali, lưu huỳnh, hoặc asen.
Rối loạn chức năng của hệ thống tách CO
2
(bộ phận MDEA) gây nên
hậu quả là hàm lượng CO
2
cao bất thường gây nên sự gia tăng nhiệt độ cao
trong lớp xúc tác.
Khi tuổi thọ xúc tác cao, nó sẽ mất dần hoạt tính; điều này có thể được
bù trừ bằng cách tăng nhiệt độ.
Quá trình khử chất xúc tác được thực hiện một cách đơn giản bằng
cách gia nhiệt trong khí công nghệ bình thường. Hàm lượng CO và CO
2
trong khí được dùng trong quá trình khử phải ở mức thấp có thể, tốt nhất là

Khí tổng hợp đã được làm sạch từ cụm metan hoá được nén đến
khoảng 13 MPag trước khi được đưa vào trong chu trình tổng hợp.
Khí tổng hợp bổ sung (make-up gas) được làm lạnh trong bộ làm lạnh
(chiller) E04509 và được đưa vào trong chu trình tổng hợp giữa thiết bị trao
đổi nhiệt (E04507) và bộ làm lạnh ammonia thứ hai (E04508), sau khi khí
phóng không được loại bỏ tại đầu ra của E04507.
Khí đi ra từ tháp tổng hợp được làm lạnh theo từng bước, trước hết
trong nồi hơi nhiệt thừa E04501từ nhiệt độ khoảng 441
0
C xuống 340
0
C. Tiếp
theo đó, khí được làm lạnh đến khoảng 280-290
0
C trong bộ gia nhiệt nước
cấp lò hơi E04502 và trong bộ trao đổi nhiệt nóng E04503, nơi mà khí tổng
hợp được làm lạnh đến 65
o
C nhờ gia nhiệt khí đầu vào tháp tổng hợp. Khí
tổng hợp sau đó được làm lạnh đến 41
0
C trong bộ làm lạnh nước E04504 và
xuống thấp hơn, đến 34-35
0
C trong thiết bị trao đổi nhiệt E04505, được dùng
để gia nhiệt khí đầu vào của tháp tổng hợp.
Quá trình làm lạnh cuối cùng của khí tổng hợp đến –5
0
C xảy ra trong
bộ làm lạnh ammonia thứ nhất E04506, thiết bị trao đổi nhiệt E04507, và

2.6.3 Tháp tổng hợp Ammonia R04501
* Nguyên lý hoạt động của tháp tổng hợp ammonia:
Hầu hết khí tổng hợp tuần hoàn lại(A) được đưa vào tháp tổng hợp thông
qua đầu vào chính tại đáy của vỏ chịu áp suất. Khí đi lên phía trên qua không
gian hình khuyên giữa vỏ xúc tác và vỏ chịu áp. Điều này giúp làm lạnh vỏ
áp suất và nhiệt độ thiết kế của vỏ được giảm đi. Sau đó khí đi vào đáy của
các ống trong bộ trao đổi nhiệt trung gian thứ nhất thông qua các ống trung
tâm của bộ trao đổi nhiệt 1 và qua các ống đi lên phía trên do đó làm lạnh khí
đi ra khỏi lớp xúc tác thứ nhất tới nhiệt độ đầu vào lớp xúc tác thứ 2.
Một phần khác của khí tổng hợp(C) được đưa vào tại đỉnh của tháp
tổng hợp như một dòng khí làm mát. Tại đỉnh của tháp , dòng khí này trộn
với khí đi ra từ ống của các bộ trao đổi nhiệt trung gian 1 để giữ nhiệt độ đầu
vào lớp xúc tác thứ nhất vào khoảng 390
0
C. Sau khi trộn, dòng khí này chảy
tới các khoang giữa lớp xúc tác thứ nhất và vỏ đựng xúc tác.Từ các khoang
22
Báo cáo thực tập Nhà máy Đạm Cà Mau
này khí tổng hợp đi qua lớp xúc tác thứ nhất qua vách dẫn đi về khoang giữa
lớp xúc tác thứ nhất và bộ trao đổi nhiệt trung gian thứ nhất. Sự phân phối
đồng đều khí tổng hợp qua lớp xúc tác được đảm bảo bằng các lỗ đục trong
khoang. Dòng khí đi ra khỏi lớp xúc tác thứ nhất có nhiệt độ vào khoảng
494
0
C đi qua phần vỏ của bộ trao đổi nhiệt trung gian thứ nhất được làm lạnh
tới nhiệt độ 420
0
C đi vào lớp xúc tác thứ 2.
Từ thiết bị trao đổi nhiệt thứ nhất khí tổng hợp được đưa tới lớp xúc
tác thứ 2 thông qua các khoang quanh lớp xúc tác. Dòng khí đi ra khỏi lớp

- Các hợp chất lưu huỳnh, clo và photpho là cực kỳ độc và gây ra sự giảm
hoạt tính vĩnh viễn.
- Tất cả các hợp chất chứa oxy, như H
2
O, CO, CO
2
là chất gây ngộ độc
đến chất xúc tác, một lượng nhỏ của những chất này khiến cho hoạt tính của
chất xúc tác giảm đáng kể do sự oxy hoá.
- Hoạt tính xúc tác giảm từ từ trong quá trình vận hành. Tốc độ giảm hoạt
tính bị ảnh hưởng bởi các điều kiện vận hành trên thực tế, đáng kể nhất là nhiệt
độ của lớp xúc tác và nồng độ của các chất gây ngộ độc xúc tác trong khí tổng
hợp tại đầu vào của bình tổng hợp.
- Kích thước hạt nhỏ đảm bảo hoạt tính xúc tác tổng cộng cao.
Hơn nữa, dòng phát tán (radial flow) của tháp tổng hợp cho phép sử dụng
những hạt xúc tác nhỏ mà không tạo ra độ chênh áp lớn.
- Chất xúc tác KM1R đã qua tiền khử được làm bền (về hoá học) trong
quá trình sản xuất nhờ việc oxy hoá bề mặt xúc tác. Chất xúc tác đã qua oxy
hoá một phần chứa khoảng 2% khối lượng oxy. Sự làm bền khiến cho chất
xúc tác KM1R không tự bốc cháy ở nhiệt độ 90-100
0
C, nhưng cao hơn
100
0
C, chất xúc tác sẽ phản ứng với oxy và nóng lên một cách tự phát.
•Chú ý:
- Chất xúc tác được hoạt hoá nhờ sự khử sắt oxit bề mặt sang sắt tự do
với hình thành nước. Sự khử được thực hiện với khí tổng hợp tuần hoàn.
Khoảng nhiệt độ cần thiết đạt được nhờ bộ gia nhiệt khởi động (F04501).
- Việc sử dụng khí tổng hợp với tỉ lệ hydro/nitơ gần với 3/1 cho quá