Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
1
ĐỒ ÁN
Tìm hiểu quá trình tinh chế khí
của nhà máy đạm Phú Mỹ
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
2
LỜI CẢM ƠN
LỜI MỞ ĐẦU
Dầu khí là một nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá.
Các sản phẩm của dầu được ứng dụng trên tất cả các lĩnh vực từ
cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu cho các ngành công nghiệp (công
nghiệp hoá dầu, công nghiệp điện …) cho đến phục vụ các nhu cầu
dân dụng. Đây là một nguồn năng lượng quan trọng, có thể đánh giá
kinh tế của một quốc gia thông qua hoạt động của ngành công
nghiệp năng lượng này.
ở Việt Nam, dầu khí tuy còn là một ngành công nghiệp non
trẻ nhưng đầy triển vọng và đã sớm khẳng định được vị trí quan
trọng khi đóng góp một phần lớn vào GDP của đất nước. Đảng và
nhà nước khẳng định:Công nghiệp dầu khí là nhành công nghiệp
mũi nhọn, góp phần thúc đẩy nền kinh tế nước ta trong công cuộc
công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội nhập quốc tế.
Tiềm năng dầu khí của nước ta đã được khẳng định, tuy nhiên
việc khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên này chưa được hợp lí.
Trong gần 10 năm khai thác dầu, ta buộc phải đốt bỏ 92% lượng khí
đồng hành, không chỉ làm lãng phí một lượng lớn tài nguyên của đất
nước mà còn gây ô nhiễm môi trường. Năm 2004 nhà máy đạm Phú
Mỹ được đưa vào hoạt động đã đánh dấu một giai đoạn mới trong
việc tận dụng nguồn tài nguyên này.
Nhà máy đạm Phú Mỹ sử dụng cộng nghệ hiện đại của
Haldor Topsoe A/S , Đa Mạch và Snamaprogetti S.p.A, Italy, sản
phẩm thu được là NH
3
thương phẩm, urê và điện. quá trình tinh chế
khí là không thể bỏ qua và cần được thực hiện một cách nghiêm
ngặt bởi nguồn nguyên liệu đầu vào của nhà máy chứa nhiều các
hợp chất dị nguyên tố độc hại ảnh hưởng rất lón đến qua trình Ure
anh chi và các bạn góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin
cảm ơn!
Hà Nội, ngày… tháng…năm 2006
Khí tự
nhiên
Khử
Lýu
Lò
Reformin
CO2 đi tổng hợp
Urê ( 1600
Không khí (đ
ể
Tháp
chuy
ển
Tháp
tách
Tháp
Mêtan
Vòng
tổng
h
ợp
Amôniắc
thành
nhau.Trong đó thuyết nguồn gốc hữu cơ là được nhiều người chấp
nhận nhất .
Theo thuyết này có lẽ xác thực vật, động vật, mà chủ yếu là
các loại tảo phù du sống trong biển đã lắng đọng, tích tụ cùng với
các lớp đất đá trầm tích vô cơ xuống đáy biển từ hàng triệu năm về
trước đã biến thành dầu mỏ, sau đó thành khí tự nhiên. Có thể quá
trình lâu dài đó xảy ra theo ba giai đoạn: biến đổi sinh học bởi vi
khuẩn, biến đổi hoá học dưới tác dụng của các điều kiện địa hoá
thích hợp và sự di chuyển tích tụ các sản phẩm trong vỏ trái đất .
a. Giai đoạn biến đổi sinh học :
Xác động thực vật bị phân huỷ bởi các vi khuẩn ưa
khí,sau đó bởi các vi khuẩn kị khí trong quá trình trầm lắng dần
trong nước biển. Các albumin bị phân huỷ nhanh nhất, các
hydrocacbon bị phân huỷ chậm hơn. Các khí tạo ra như H
2
S, NH
3
,
N
2
, CO, CH
4
hoà tan trong nước rồi thoát ra ngoài, phần chất hữu
cơ còn lại bị chôn vùi ngày càng sâu trong lớp đất đá trầm tích.
Không gian ở đó xảy ra quá trình phân huỷ sinh học đó gọi là vùng
vi khuẩn .
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
6
giản vừa tạo thành để tạo ra các chts hữu cơ phức tạp hơn:các chất
nhựa, asphlten. Các chất nhựa, asphalten tan kém, nặng hơn nen
phần lớn bị kết tủa, sa lắng, phần ít còn lại lơ lửng phân tán trong
khối chất lỏng hydrocacbon sinh ra bởi quá trình cracking.
Tập hợp các phản ứng địa hoá đó đã biến dần các vật liệu hữu
cơ thành dầu mỏ và khí tự nhiên. Như vậy có thể coi khí tự nhiên là
sản phẩm của quá trình phân huỷ hoá học của dầu mỏ. Dầu mỏ càng
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
7
già càng nhẹ đi, càng chứa it chất phức tạp, càng biến nhiều thành
khí .
c.Giai đoạn di chyển tích tụ tao thành mỏ :
Bị di cư từ chỗ này sang chỗ khác dưới tác dụng vận động của
vỏ trái đất. Chúng thẩm thấu, chui qua các lớp đá xốp, chúng chảy
theo các khe nứt và có thể bị tập chung, bị giữ trng những tầng đá
đặc khít, tạo ra các túi dầu mà ta thường gọi là các mỏ dầu. Trong
các mỏ dầu các quá trình hoá học vẫn tiếp tục xảy ra, dầu vẫn liên
tục biến thành khí, tạo ra các mỏ khí.
Quá trình hình thành dầu à khí xảy ra rất chậm, kéo dài hàng
chục, thậm chí hàng trăm triệu năm rồi và vẫn đang xảy ra, do đó
tuổi của dầu mỏ, của khí tự nhiên là rất lớn.
1.2.Phân loại khí:
a. Phân loại theo nguồn gốc hình thành khí
Theo nguồn gốc khí khai thác, người ta chia thành khi tự
nhiên ( còn gọi là khí không đồng hành) và khí đồng hành. Có thể
có những khí phi hydrocacbon như CO
2
, H
(Việt Nam)
Rồng đôi
(Việt Nam)
C
1
99,0 97,9
88,5 93,3 81,41
C
2
0,05 0,2
4,3 2,3 5,25
C
3
0,01 0,1
2,4 0,5 3,06
C
4
0,003
0 0,6 0,1 1,47
C
5
+
0,001
0 1,4 0,2 0,55
25,23 8,13 11,87 6,89 10,67
C
3
17,72 8,96 5,98 8,25 6,70
C
4
5,78 3,54 1,04 0,78 1,74
C
5
+
1,1
3,33
0,32
0,05
0,38
N
2
11,13 1,25 0,50 - 0,60
CO
2
0,46 0,83 1,00 - 0,07
H
2
S 0,35 0 0 - -
3
khí ở
điều kiện 15
0
C và 101,3Kpa.
Nếu khí thuộc loại khí béo, người ta chọn công nghệ thích
hợp để tách C
3
+
thành các sản phẩm lỏng(LPG,condensate ). Ngược
lại, nếu khí thuộc loại khí gầy thì sau khi loaị bỏ các tạp chất (như
nước,CO
2
,H
2
S, N
2
…) người ta dùng khí làm nhiên liệu cho nhà máy
điện hoặc đun nấu.
c. Phân loại theo hàm lượng khí axit.
Theo cách phân loại này, người ta phân biệt khí chua và khí
ngọt.
Khí chua là khí tự nhiên (hoặc khí đồng hành) chưá hàm
lượng H
2
S >5,8g/m
3
khí ở điều kiện 15C và 101,3Kpa hay chứa
hàm lượng CO
2
R-H + HX
Phản ứng nitro hoá:
R-H + HNO
3
CO
0
45
R-NO
2
+ H
2
O
Phản ứng hydro hoá cắt mạch:
R-H + H-O- SO
3
-H R-SO
3
-H + H
2
O
Phản ứng nhiệt phân:
R-CH
2
- CH
2
-R
'
TXT ,
C và101,3kpa (hay 1atm). Khối lượng riêng của khí
thường kí hiệu là và đơn vị đo thường là kg/m
3
.
Tỷ số giữa khối lượng riêng của a đối với khí b đo ở cùng
điều kiện nhiệt độ, áp suất gọi là tỷ khối của A so với B. Người ta
thường chon B là không khí, khi đó tỷ khối của khí A so với không
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
11
khí là:
d
kkA/
=
kk
A
=
kk
A
M
M
(1.1)
M
a
-Khối lượng phân tử trung bình của khí A
M
Nhiệt độ và áp suất tới hạn là nhiệt độ và áp suất mà tại đó
không còn sự khác biệt giữa tính chất pha lỏng và pha khí (độ nhớt,
khối lượng riêng và các tính chất lý hoá khác đều đồng nhất giữa hai
pha)
Trên bảng 1.3 trình bày các thông số vật lý quan trọng của
một số chất
Bảng 1.3: Các thông sốvật lý quan trọng của một số chất
Cấu tử
Nhiệt độ sôi Nhiệt độ tới hạn
Ap suấ
t
tới hạn
Thể tí
ch
tới hạn
Hệ số
nén tới
hạn
0
C
0
K
0
C
0
K Mpa Cm
3
/g
i C
4
-11,73 261,42
134,98 408,13 3,65 4,5256 0,283
nC
5
36,74 309,07
196,5 169,65 3,37 4,3071 0,262
iC
5
27,872 301,00
187,24 460,39 3,38 4,2759 0,270
C
6
68,74 341,89
234,2 507,35 3,01 4,2559 0,264
C
7
98,43 371,58
267,0 540,15 2,74 4,2572 0,263
Hỗn hợp của một khí nhiên liệu với không khí hoặc oxy
nguyên chất với một tỷ lệ nhất đinh có thể cháy khi gặp nguồn lửa.
Giới hạn cháy nổ dưới là nồng độ nhỏ nhất (tính theo %v hay
% mol) của khí nhiên liệu với không khí (hoặc oxy) có thể cháy khi
gặp nguồn lửa.
Giới hạn cháy nổ trên là nồng độ lớn nhất (tính theo %v hay
% mol)của nhiên liệu với không khí (hoặc oxy) có thể cháy khi gặp
nguồn lửa.
Khoảng nồng độ bao hàm giữa giới hạn cháy nổ dưới và giới
hạn cháy nổ trên là vùng cháy nổ. Khi nồng độ nhiên liệu nhỏ hơn
giới hạn cháy nổ dưới, khí không thể cháy vì quá loãng. Ngược lại
khi nồng độ nhiện liệu lớn hơn giới hạn cháy nổ trên thì khí không
thể cháy được do thiếu oxy.
Bảng 1.3: Giới hạn cháy nổ của một số nhiên liệu ở 1atm
Nhiên
liệu
Hỗn hợp với không khí Hỗn hợp với oxy
Giới hạn dưới
Giới hạn trên Giới hạn dưới
Giới hạn trên
C
15,3
14,0
1,4 8.3 - -
nC
6
1,2 7,7 - -
H
2
S
4,3 45,5 - -
Etylen 3,1 32,0 3,0 80,0
Propylen
2,4 10,3 2,1 53,0
Benzen 1,4 7,1 2,6 30,0
Trong thực tế, ta thường phải làm việc với hỗn hợp khí, do đó
phải tính giới hạn cháy nổ dựa theo công thức (1.3) dưới đây:
Y =
k
k
N
n
N
n
N
n
100
2
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
14
Nếu nước do phản ứng cháy tạo ra tồn tại hoàn toàn ở thể hơi,
nhiệt toả ra được gọi là nhiệt trị thấp.
Đơn vị đo của nhiệt trị có thể là btu/lb, kj/k, kcal/kg hay kj/m
3
, kcal/m
3
…
Bảng 1.5: Nhiệt trị của một số chát ở 15
o
C, 1atm
C
1
C
2
C
3
iC
4
nC
4
iC
5
nC
5
49,396
121,43
27621
49,158
49,540
121,78
27621
48,579
48,931
149,61
30333
48,667
49,041
149,66
30,7091.7.Khả năng đánh lửa.
Để gây ra một đám cháy, cần thiêt phải có 3 điều kiện, đó là
12
C
6
H
14
516
466
430
309
217
256
1.8.Các ảnh hưởng của hydrocacbon đến sức khoẻ con
người.
Các hydrocacbon nói chung trừ mêtan:dưới dạng hơi
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
15
thường nặng hơn không khí, nên bay là là trên mặt đất, nếu hít phải
hơi hydrocacbon ở nồng độ 0,1% khoảng 5 phút sẽ gây choáng
váng. Nếu nồng độ này tăng lên 0,5% thì hít phải trong vòng 4 phút
sẽ có triệu trứng như người say rượu. Nồng độ của các hydrocacbon
tối đa cho phép, để không gây độc hại cho con người là 0,1%, không
kể đến H
2
S.
Đối với propane và butane: khi propane và butane cháy
CHƯƠNG II:GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY
Vai trò phân bón đối với ngành nông nghiệp là hết sức quan
trọng và hiện nay Việt Nam có nhu cầu rất lớn về phân bón, đặc biệt
là đạm cho sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên cho đến thời điểm
trước năm 2003, sản xuất trong nước mới chỉ đáp ứng được 7% nhu
cầu phân đạm, chủ yếu là từ nhà máy đạm Hà Bắc sử dụng nguyên
liệu than đá. Lượng còn lại hàng năm nhà nước phải nhập khẩu.
1.0
1.3
1.5
nước trong khu vực, bên cạnh các chính sách tích cực của nhà nước
đều xây dựng các nhà máy sản xuất phân đạm nhằm bình ổn giá,
đảm bảo tự cung cấp sản phẩm ổn định cho nhu cầu thị trường nội
địa và giảm thiểu sự bị tác động của yếu tố bên ngoài.
Từ tình hình trên thấy rằngViệt Nam rất cần thiết phải xây dựng
các nhà máy sản xuất phân đạm lớn để từng bước giảm sự phụ
thuộc vào nhập khẩu, tiết kiệm lượng lớn ngoại tệ cho ngân sách
nhà nước và điều quan trọng là tạo nguồn cung cấp ổn định phân
bón từ sản xuất trong nước để đẩy mạnh sự phát triển của ngành
nông nghiệp, góp phần vào sự phát triển chung của cả nền kinh tế
đất nước.
Tháng 4 năm 2000 Thủ tướng Chính Phủ đã giao cho Tổng Cty
Dầu khí Việt Nam phối hợp với các Tổng Công ty Hóa chất Việt
Nam (Vinachem) và Tổng Cty vật tư Nông nghiệp (Vigecam) lập
Báo cáo nghiên cứu khả thi nhà máy sản xuất phân đạm trên cơ sở
nguồn nguyên liệu khí đồng hành.
Thực hiện chỉ đạo của Thủ tướng Chính Phủ vể việc triển khai
công trình Khí– Điện – Đạm , Tổng Cty dầu khí Việt nam đã khẩn
trương soạn thảo và trình Chính Phủ phê duyệt Báo cáo nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
18
Khả thi dự án theo phương thức Việt Nam tự đầu tư tại khu công
nghiệp Phú Mỹ thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
Tháng 3 năm 2001, Dự Án Nhà máy Đạm Phú Mỹ chính thức
được khởi công. Sau 3 năm tiến hành xây lắp và chạy thử , hiện nay
Nhà Máy đã chính thức đi vào sản xuất với sản lượng trung bình
khỏang 700 ngàn tấn Urê/năm đạt 95% cụng suất thiết kế kèm theo
những quy định nghiêm ngặt về An Toàn, Hiệu Quả và Sức Khỏe
ợ
29 ha
Mở rộng trong tương lai 17,78 ha
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
19
2.2.1 Quy Mô Công Trình.
Nhà máy Đạm Phú Mỹ bao gồm 3 cụm phân xưởng công nghệ:
- Cụm phân xưởng sản xuất Amoniac có công suất 1.350
tấn Amoniac/ngày, dư 51.000 tấn Amoniac/năm.
- Cụm phân xưởng sản xuất Urê từ Amoniac và tạo hạt với
công suất 2.200 tới 2.400 tấn ure/ngày (74.000 – 800.000
tấn ure/năm).
- Cụm các công trình phụ trợ cung cấp điện, nước, hơi nước
và xử lý nước thải.
Nhà máy có tổng vốn đầu tư khoảng 400 triệu USD trong đó có
218 triệu USD của công ty dầu khí Việt Nam, phần còn lại được
huy động bởi các ngân hàng trong nước .
2.2.2 Nguyên liệu:Nguyên liệu của nhà máy là khí của các mỏ trong
bể Cửu Long và các mỏ khác của bể Nam Côn Sơn, với hàm lượng
như được cung cấp như sau:
Thành phần hay tính chất Giá trị trung bình
Tỷ trọng ở 15,5
0
C 0,686
Nhiệt độ sôi đầu,
2
S
2
RSH 146
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
20
R
2
S
2
119
R
2
S
80
S 1
Th
à
nh ph
ầ
n c
ủ
a kh
í
nguy
iC
5
0,0127
nC
5
0,012
C
6
0,0051
CO
2
0,014
N
2
0,265
H
2
S Khí đồng hành từ các mỏ này khi được dẫn vào bờ (tuyến
ống Bạch Hổ và tuyến ống Nam Côn Sơn) đã xử lý lưu huỳnh sẽ
BIỂU ĐỒ SẢN LƯỢNG KHAI THÁC DỰ KIẾN TỪ BỂ NAM CÔN SƠN
(PHƯƠNG ÁN CƠ SỞ)
Năm
Tỷ m
3
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
22
2.2.3. Sản phẩm của nhà máy.
- Amoniac 51000 tấn/năm cung cấp cho ngành công nghiệp
khác trong nước.
- Ure dạng hạt 740000-800000 tấn/năm. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
23MỘT GOC CỦA NHÀ MÁY
2.2.4.Công nghệ và thiết bị
Công nghệ sản suất Amoniac của hãng Haldor-Topsoe (Đan
Mạch). Công nghệ sản suất phân đạm của hãng Snamprogetty
(Italia).
Các phân xưởng công nghệ chính:
- Phân xưởng tổng hợp Amoniac bao gồm :
Hệ thống đốt đuốc: Trong nhà máy có 2 đuốc đốt khí riêng rẽ
để đốt các loại khí thải (khí dư) trong quá trình hoạt động của
nhà máy. Nột đuốc đốt các loại khí thải có chứa Amoniac, một
đước đốt các loại khí thải có chứa hydrocacbon.
Ông khói: ống khói chủ yếu thải khí cháy của tuốcbin khí và
hệ thống nồi hơi với chiều cao thiết kế hợp lý nhằm đạt khả năng
khuyếch tán tốt nhất lượng khí thải ( CO
2
, NO
x
) sao cho phù
hợp với các tiêu chuẩn môi trường Việt Nam.
Hệ thống nước cứu hoả: Cung cấp nước cứu hảo cho toàn bộ
nhà máy.
Hệ thống sản xuất điện bao gồm:Bao gồm một nhà máy phát
điện tuabin có công suất 21MW đảm bảo cung cấp toàn bộ điện
chi nhà máy và một phần hoà mạng điện quốc gia.
Hệ thống sản suất Nitơ: sản suất Nitơ để phục vụ làm kín các
máy nén khí, thổi rửa đường ôngd và trơ hoá các thiết bị.
Hệ thống nước công nghệ và nước làm mát: Đảm bảo sản
suất đủ nước cấp cho các lò hơi và nước làm mát cho các thiết bị
trong nhà máy.
Hệ thống lò hơi: Đảm bảo cung cấp hơi nước cho các quá
trình công nghệ với 80-90 tấn/h.
2
Khí tự nhiên
Khí sạch tới lò
Reforming
Tháp Hyđrô
hóa
10
-
R
-
2001
Tháp hấp
thụ Lu
huỳnh
10
-
R
-
2002
Copyright: Tài liệu đại học ©