ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

------------------------------

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Tại Nhà máy Đạm Cà Mau – Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thành Duy Quang
Cán bộ hướng dẫn: Tập thể cán bộ nhà máy

Cà Mau, tháng 7 năm 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH SINH VIÊN
STT

Trang i

Họ và tên

Mã số sinh viên

1


Nguyễn Hoài Nam

1512085

7

Tạ Văn Sang

1512804

8

Trần Minh Tiệp

1513477

9

Nguyễn Thị Vân

1514005

10

Nguyễn Thị Út

1514187

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018
Xác nhận của Bộ môn
Trưởng Bộ môn


Sơ đồ bố trí mặt bằng............................................................................................4

Chương 2 Tổng quan các phân xưởng trong nhà máy Đạm Cà Mau ............................4
2.1

Giới thiệu chung ...................................................................................................4

2.2

Xưởng phụ trợ.......................................................................................................5

2.3

Xưởng Ammonia ..................................................................................................5

2.3.1 Nguyên liệu...........................................................................................................5
2.3.2 Sản phẩm ..............................................................................................................6
2.4

Xưởng Urea – tạo hạt............................................................................................6

2.5

Xưởng sản phẩm ...................................................................................................7

Chương 3 Xưởng phụ trợ và xưởng sản phẩm ..............................................................7
3.1

Xưởng phụ trợ.......................................................................................................7


4.1.6 Cụm tổng hợp Ammonia ....................................................................................11
4.1.7 Cụm làm lạnh......................................................................................................11
4.1.8 Cụm thu hồi Ammonia .......................................................................................11
4.1.9 Cụm xử lý nước ngưng công nghệ .....................................................................12
4.2

Cụm khử lưu huỳnh ............................................................................................12

4.2.1 Mô tả công nghệ .................................................................................................12
4.2.2 Xúc tác và chất hấp thụ.......................................................................................13
4.3

Cụm reforming ...................................................................................................15

4.3.1 Mô tả công nghệ .................................................................................................15
4.3.2 Xúc tác ................................................................................................................16
4.4

Cụm chuyển hoá CO...........................................................................................17

4.4.1 Mô tả công nghệ .................................................................................................17
4.4.2 Chuyển hoá CO nhiệt độ cao ..............................................................................18
4.4.3 Chuyển hoá CO nhiệt độ thấp.............................................................................18
4.5

Cụm tách CO2 .....................................................................................................18

4.5.1 Chức năng, nhiệm vụ ..........................................................................................18
Trang v


4.8.5 Đầu độc xúc tác – cụm tổng hợp ammonia ........................................................27
Chương 5 Xưởng Urea ................................................................................................27
5.1

Tổng quan công nghệ .........................................................................................27

5.2

Các phản ứng trong quá trình tổng hợp Urea .....................................................28

5.2.1 Phản ứng tổng hợp Urea .....................................................................................28
5.2.2 Phản ứng tạo Biuret ............................................................................................29
5.2.3 Phản ứng thủy phân urea ....................................................................................30
5.2.4 Phản ứng tạo urea formandehit ...........................................................................30
5.3

Các phân đoạn của xưởng Urea ..........................................................................30

5.3.1 Công đoạn nén CO2 ............................................................................................30
5.3.2 Tổng hợp cao áp .................................................................................................31
Trang vi

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

5.3.3 Phân giải và thu hồi cao áp .................................................................................31


DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1. Sơ đồ tổ chức nhân sự ........................................................................................3
Hình 2. Sơ đồ bố trí mặt bằng .........................................................................................4
Hình 3. Sơ đồ công nghệ cảu nhà máy Đạm Cà Mau .....................................................4
Hình 4. Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ của xưởng Ammonia ...................................5
Hình 5. Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ của xưởng Urea ...........................................6
Hình 6. Sơ đồ khối quy trình xưởng sản phẩm................................................................7
Hình 7. Nguyên liệu và sản phẩm của xưởng Ammonia...............................................10
Hình 8. Xúc tác HTZ - 3 ................................................................................................13
Hình 9. Vị trí và hình dạng xúc tác Sulphur trap ST-101 .............................................14
Hình 10. Sơ đồ khối cụm tạo hạt ...................................................................................36
Hình 11. Sơ đồ buồng tạo hạt tầng sôi ..........................................................................37

Trang viii

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Chương 1
Tổng quan về nhà máy Đạm Cà Mau
1.1 Tổng quát
1.1.1 Giới thiệu nhà máy
Tầm nhìn: Trở thành doanh nghiệp hàng đầu ở Việt Nam và khu vực trong lĩnh
vực sản xuất, kinh doanh phân bón và hóa chất nông nghiệp - công nghiệp dầu khí.


công nghệ tạo hạt của ToYo Engineering Corp (Nhật Bản). Đây là các công nghệ hàng
đầu trên thế giới về sản xuất phân đạm với dây chuyền khép kín, hiện đại, tiết kiệm tối
đa nguyên liệu và bảo vệ môi trường.
Nguyên liệu chính đầu vào là khí thiên nhiên (Natural Gas) khoảng 435 triệu Sm3
khí/năm từ lô PM3 (vùng chồng lấn của Việt Nam – Malaysia) và mỏ Cái Nước thuộc
vùng biển Tây Nam Việt Nam. Đầu ra là ammoniac (NH3) ở dạng lỏng và urea
((NH2)2CO). Chu trình công nghệ khép kín cùng với việc tự tạo điện năng và hơi nước
giúp nhà máy hoàn toàn chủ động trong sản xuất kể cả khi lưới điện quốc gia có sự cố
hoặc không đủ điện cung cấp.
1.2 Các sản phẩm của công ty
Với công nghệ tiên tiến và hiện đại đến từ các công ty hàng đầu thế giới nhà máy
Đạm Cà Mau hiện sản xuất các sản phẩm:
• Urea hạt đục có thành phần (kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 2620:1994):
+ Hàm lượng Nitơ > 46,3% khối lượng.
+ Hàm lượng Biuret < 0,99% khối lượng.
+ Hàm lượng formandehyde (HCHO) < 0,45% khối lượng.
+ Độ ẩm < 0,5%.
Ưu điểm: kích thước hạt đồng đều (đường kính hạt từ 2 – 4 mm chiếm 90%), hàm
lượng biuret thấp giúp giảm bạc màu cho đất, độ cứng cao (3kgf đối với hạt kích thước
3,15mm) đảm bảo hạt không bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển, độ ẩm thấp khiến
hạt lâu kết tảng và tăng thời gian hòa tan trong nước.
• Công ty hiện có ba dòng sản phẩm chính:
+ Dòng phân bón đạm
+ Dòng phân bón phức hợp
+ Dòng phân bón khoáng hữu cơ
• Ammonia lỏng có thành phần chính:
+ Nồng độ NH3: tối thiểu 99,8% theo khối lượng.
Trang 2


Cảng xuất Đạm
Nhà Admin

Khí tự nhiên
đầu vào

Hình 2. Sơ đồ bố trí mặt bằng

Chương 2
Tổng quan các phân xưởng trong nhà máy Đạm Cà Mau
2.1 Giới thiệu chung

Hình 3. Sơ đồ công nghệ cảu nhà máy Đạm Cà Mau
Nhà máy Đạm Cà Mau có 4 phân xưởng chính bao gồm: xưởng Ammonia, xưởng
Urea – tạo hạt, xưởng phụ trợ, và xưởng sản phẩm.

Trang 4

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

2.2 Xưởng phụ trợ
Chức năng của phân xưởng phụ trợ là sản xuất và cung cấp các yếu tố phụ trợ cho
các xưởng còn lại. Các cụm sản xuất của phân xưởng phụ trợ gồm:
+ Cụm phân phối khí tự nhiên đầu vào
+ Cụm khí nén - khí điều khiển - khí Nito

phục vụ cho quá trình tổng hợp Urea. Carbon được sản xuất ở trạng thái khí có thể tích
tối thiểu là 99% theo thể tích (khí khô) và có hàm lượng tạp chất (bao gồm Hydro) không
vượt quá 1,0% theo thể tích (khí khô).
2.4 Xưởng Urea – tạo hạt

Hình 5. Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ của xưởng Urea
Ammonia lỏng từ xưởng ammonia được đưa sang xưởng urea khi xưởng ammonia
vận hành bình thường. Trong trường hợp ammonia từ xưởng ammonia chưa sẵn sàng sẽ
sử dụng ammonia lạnh từ bồn chứa ammonia lỏng. Trước khi đưa qua xưởng urea,
ammonia lạnh được gia nhiệt từ -32,60C lên 250C.
Ngoài ra, carbon dioxide cũng được dẫn từ xưởng ammonia phục vụ cho quá trình
tổng hợp Urea. Do quá trình tổng hợp urea xảy ra không hoàn toàn, do đó, một lượng
dung dịch Urea sẽ được tuần hoàn từ cụm tạo hạt.

Trang 6

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

2.5 Xưởng sản phẩm
Chức năng của phân xưởng sản phẩm là tồn trữ, đóng gói, bảo quản sản phẩm
Urea. Urea hạt được đưa đi đóng bao trực tiếp bằng hệ thống băng chuyền tự động.

Hình 6. Sơ đồ khối quy trình xưởng sản phẩm

Chương 3

sản xuất kinh doanh trong nội bộ nhà máy. Với hệ thống xử lý nước tiên tiến, nhà máy
cung cấp nước với những mục đích sử dụng khác nhau: nước sinh hoạt, nước làm mát,
nước khử khoáng (nước fresh và nước demi).
Nước thô từ sông Ông Đốc sẽ được dẫn vào bể lắng đẻ loại bỏ tạp chất lơ lửng và
được loại bỏ rác thải nổi bằng các thanh chắn rác. Sau đó, nước được dẫn qua hệ thống
than hoạt tính và thiết bị diệt khuẩn bằng tia UV trước khi được sử dụng.
Nước thô sau khi loại bỏ tạp chất được gọi là nước sông làm mát. Nhiệm vụ của
nước sông làm mát là làm mát cho nước fresh.
Nước sông làm mát được loại bỏ ion thông qua các hệ thống trao đổi ion để loại
bỏ các ion nhằm tránh gây ăn mòn cho thiết bị. Nước đã được loại bỏ ion được gọi là
nước demi và được dùng để sản xuất hơi.
Nước demi được thêm vào một số hoá chất nhằm bảo điểm pH của nước được giữ
mức xấp xỉ 7. Nước này được gọi là nước fresh và được dùng để làm mát cho các thiết
bị phụ trợ như bơm, máy nén,…
3.1.4 Cụm sản xuất hơi
Nước demi được sử dụng để sản xuất hơi tại xưởng phụ trợ. Hơi được sản xuất tại
xưởng phụ trợ có hai mức áp suất khác nhau ở 38 barg (cao áp) và 3,4 barg (thấp áp).

Trang 8

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

3.1.5 Cụm xử lí nước thải
Nước thải tại nhà máy bao gồm ba loại: nước thải sinh hoạt, nước thải nhiễm dầu,
nước thải nhiễm ammonia. Nước thải sinh hoạt sẽ được xử lý bằng công nghệ vi sinh


Chương 4
Xưởng Ammonia
4.1 Tổng quan

Hình 7. Nguyên liệu và sản phẩm của xưởng Ammonia
4.1.1 Cụm khử lưu huỳnh
Dòng khí tự nhiên được gia nhiệt và trộn với dòng hydro hoàn lưu từ cụm thu hồi
ammonia trước khi được đưa vào tháp hydro hóa. Ở cụm thiết bị này lưu huỳnh ở dạng
hữu cơ và vô cơ được tách ra, việc tách lưu huỳnh hữu cơ sẽ khả thi hơn khi chuyển hóa
sang lưu huỳnh vô cơ ở dạng H2S. Dòng khí quá trình ra khỏi cần đảm bảo nồng độ dưới
0,5 ppm theo thể tích.
4.1.2 Cụm reforming
Khí đã khử lưu huỳnh được chuyển hóa thành khí tổng hợp nhờ quá trình reforming
hơi nước trong hai thiết bị reformer sơ cấp và thứ cấp. Trong thiết bị reformer sơ cấp
diễn ra đồng thời quá trình cắt mạch cacbon và reforming hơi nước khí thiên nhiên tạo
ra H2, CO và CO2. Trong đó đảm bảo chính cho việc chuyển hóa hydrocarbon từ C2+
thành khí methane. Tiếp theo, khí metan còn dư tiếp tục chuyển hóa đến hàm lượng 0,6
% mol trước khi vào quá trình chuyển háo CO.
4.1.3 Cụm chuyển hoá CO
Khí CO không cần thiết cho quá trình tổng hợp ammonia nên cần tách loại, việc
tách loại khả thi ở hiện tại là chuyển hóa sang CO2. Phản ứng được diễn ra trong hai
thiết bị nhiệt độ cao và thấp. Dòng khí quá trình sau khi ra khỏi quá trình chuyển háo
tiếp tục vào quá trình tách CO2.

Trang 10

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau




Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

4.1.9 Cụm xử lý nước ngưng công nghệ
Phân xưởng ammonia trong lúc hoạt động, một lượng nhỏ ammonia được hình
thành trong reformer thứ cấp và một lượng nhỏ metanol được hình thành trong các bình
chuyển hoá CO. Cùng với cacbon dioxit trong khí tổng hợp thô, những hợp chất này đi
vào nước ngưng công nghệ. Bằng phương pháp chưng cất, ammonia và methanol sẽ
được thu hồi ở đỉnh và hoàn lưu trở lại thiết bị reformer và bị hydro hóa thành khí N2 và
CO.
4.2 Cụm khử lưu huỳnh
4.2.1 Mô tả công nghệ
Các phản ứng trong hydro hoá xảy ra như sau:
RSH + H2  RH + H2S
R1SSR2 + 3H2  R1H + R2H + 2H2S
R1SR2

+ 2H2  R1H + R2H + H2S

(CH)4S + 4H2  C4H10+ H2S
COS + H2  CO+ H2S
Trong đó R- là gốc hydrocacbon.
Trong trường hợp có sự hiện diện của CO và CO2 trong thành phần khí tự nhiên
vào R04201, sẽ xảy ra các phản ứng sau:
CO2 + H2  CO + H2O

+ Xúc tác không được tiếp xúc với hydrocarbon mà không có mặt của H2. Hậu quả
có thể là độ chuyển hóa lưu huỳnh hữu cơ giảm, dẫn đến dò rỉ S tới cụm Reforming cao.
Còn quá trình hấp thụ H2S, hiện nay nhà máy đạm
Cà Mau đang sử dụng HTZ-3. Với hàm lượng ZnO chiếm
99% về khối lượng. Điều kiện hoạt động của ZnO là 300
– 400oC phù hợp với nhiệt độ vận hành của cụm HDS là
350oC. Một ưu điểm hơn cả là chất hấp thụ này không
phản ứng với hydro tại nhiệt độ vận hành.

Hình 8. Xúc tác HTZ - 3

H2S khuếch tán vào khe hỡ trên bề mặt chất hấp thụ bám vào vỏ ngoài của ZnO.
Tại trên bề mặt diễn ra phản ứng và hấp thụ hóa học giữa lưu huỳnh và Zn 2+. Sau khi ở
lớp vỏ ngoài bão hòa, S2- lại tiếp tục khuếch tán vào trong tâm ZnO, sự hấp thụ hóa học
diễn ra mạnh hơn.

Trang 13

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Sư khuếch nhanh hay chậm phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ vận hành. Khi nhiệt
độ thấp, sự khuếch tán ion lưu huỳnh diễn ra chậm và chỉ lớp ngoài chất hấp thụ bão
hòa với lưu huỳnh, còn tâm ZnO vẫn nguyên chất. Lúc này hiệu quả hấp thụ của ZnO
kém hơn. Ngược lại, ở điều kiện vận hành nhiệt độ cao, được chứng minh rằng độ chuyển
hóa tốt đều diễn ra ở vỏ và ở tâm ZnO. Công suất hấp thụ lưu huỳnh tối ưu khi nhiệt độ

Hàm lượng carbon dioxide trong dòng khí công nghệ gần 8%. Nhìn vào chuyển
dịch cân bằng, để giảm được lượng H2S này, có thể tác động để làm giảm lượng tuần
hoàn hydro. Tuy nhiên như đã phân tích từ đầu, dòng tuần hoàn H2 ảnh hưởng đến quá
trình hydro hóa của R04201. Nếu lượng H2 thấp, quá trình hydro hóa trên xúc tác NiMo diễn ra chậm và nguy cơ xuất hiện rò rỉ lưu huỳnh càng cao.
Một vấn đề khác mà hãng Topsoe cũng đã tập trung giải quyết cho trường hợp hàm
lượng lưu huỳnh biến thiên trong nguyên liệu đó là sử dụng Sulphur trap ST-101 ở đáy
R04202B như là một lớp xúc tác cuối cùng.

Hình 9. Vị trí và hình dạng xúc tác Sulphur trap ST-101
Lớp xúc tác này được đặt ở đáy thiết bị hấp thụ lưu huỳnh phòng trừ cho lưu huỳnh
hấp thụ không hết ở ZnO. Nhiệt độ hoạt động từ 150 – 350oC, thích hợp với nhiệt độ
vận hành của cụm Desulphurization.

Trang 14

Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

4.3 Cụm reforming
4.3.1 Mô tả công nghệ
Quá trình reforming hơi nước có thể được mô tả theo các phản ứng sau đây:
CnH2n+2 + H2O ↔ Cn-1H2n + CO + 2H2 – Q

(1)

CH4 + 2H2O ↔ CO + 3H2 – Q


Công ty Cổ phần Phân Bón Dầu Khí Cà Mau


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Không khí cấp cho R04203 được nén tại máy nén K04421 sau đó được gia nhiệt tại các
thiết bị trao đổi nhiệt E04202-1 và E04202-2 để tận dụng lượng nhiệt từ khói lò.
Từ buồng đốt khí công nghệ đi xuống tầng xúc tác tại đây xảy ra phản ứng steam
reforming. Phản ứng này hấp thụ nhiệt nên nhiệt độ dòng khí giảm dần qua lớp xúc tác.
Nhiệt độ khí công nghệ rời khỏi R04203 khoảng 953oC, hàm lượng metan là 0,6 % mole,
chứa khoảng 13,7% mol CO và 8,5% mol CO2 (khí khô).
Khí công nghệ ra khỏi thiết bị reforming sẽ được làm nguội trong nồi hơi nhiệt
thừa E04208 và thiết bị trao đổi nhiệt tạo hơi quá nhiệt E04209 để tận dụng lượng nhiệt
của quá trình, sau đó được chuyển qua cụm chuyển hoá CO thành CO2.
4.3.2 Xúc tác
Lưu huỳnh với lượng rất nhỏ có đi vào trong nguyên liệu reforming. Khi cụm hấp
phụ lưu huỳnh hoạt động không tốt, bề mặt nikel có thể bị ảnh hưởng do nikel cũng có
khả năng hấp phụ lưu huỳnh cao. Sự tương tác của lưu huỳnh với tinh thể nikel là hấp
phụ hóa học:
Nisurface + H2S  S-Nisurface + H2
Chỉ một hàm lượng nhỏ lưu huỳnh trong khí cũng dẫn đến chuyển dịch cân bằng
tương đối về phía lưu huỳnh bao phủ bề mặt xúc tác. Tốc độ đạt được cân bằng phụ
thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh và nhiệt độ.
Trong reforming sơ cấp xúc tác phải có bề mặt nikel rộng, thiết kế hình học tốt cho
bề mặt bên ngoài rộng để dễ dàng xâm nhập vào bên trong các hạt xúc tác và không gian
rỗng nhiều hạn chế sự tổn áp. Hơn nữa, hình dạng các hạt xúc tác phải đảm bảo đủ độ
bền cơ học cũng như độ dẫn nhiệt bên trong ống xúc tác.