Báo cáo Kiến tập tại Công ty phân đạm Hà Bắc (70tr)

ể có được kết quả này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị phụ trách của Viện KH và CN môi trường, các cán bộ công nhân viên, các anh chị hướng dẫn của Công ty đã tận tình hướng dẫn cũng như tạo điều kiện giúp đỡ tài liệu và đi thực tế. Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Huy Lịch sử hình thành và phát triển Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc (HANICHEMCO) là hạng mục công trình được Nhà nước Trung Quốc qiúp xây dựng bằng viện trợ không hoàn lại để phát triển kinh tế theo kế hoạch 5 năm lần thứ nhất. Quý I năm 1960 bắt đầu khởi công xây dựng. Theo thiết kế ban đầu, Nhà máy gồm 3 khu vực chính: Xưởng Nhiệt điện: công suất 12.000 kW Xưởng Phân đạm: công suất 45.000 tấn Urê/năm Xưởng Cơ khí: công suất 2.000 tấn/năm.(Gồm Nitrat amôn NH4NO3) Ngoài ra còn một số phân xưởng phụ trợ khác, song chủ đạo là xưởng sản xuất phân đạm. Theo dự định, ngày 2/9/1965 sẽ đưa vào sản xuất. Nhưng do chiến tranh phá hoại của Đế quốc Mỹ nên ngày 20/8/1965, Chính phủ đã ngừng sản xuất. Ngày 1/3/1973, Thủ tướng Chính phủ ra quyết định khởi công phục hồi Nhà máy. Sản xuất chuyển từ Nitrat Amôn (NH4NO3) sang sản xuất Urê ((NH2)2CO) chứa 46,6% Nitơ với công suất 6 á 6,5 vạn tấn NH3/năm và 10 á 11 vạn tấn Urê/năm. Ngày 1/5/1975, Chính phủ quyết định hợp nhất Nhà máy Nhiệt điện, Nhà máy Cơ khí và xưởng Hóa thành Nhà máy phân đạm Hà Bắc trực thuộc tổng cục Hóa Chất. Ngày 12/12/1975, Nhà máy đã sản xuất ra bao đạm đầu tiên. Từ 1977 – 1990, sản xuất gặp nhiều khó khăn: chuyên gia Trung Quốc rút về nước, nguyên – nhiên – vật liệu và năng lượng thường xuyên thiếu, chi tiết phụ tùng thay thế không đủ. Sản lượng bình quân ước đạt 20 – 30 % công suất thiết kế. 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 7/10/1988 của Tổng cục Hóa Chất với phương thức hạc toán kinh doanh XHCN theo cơ chế sản xuất hàng hóa. Từ 1991 đến nay, cùng với việc tăng cường quản lý, Công ty đã nối lại quan hệ với Trung Quốc, cải tạo thiết bị công nghệểan lượng Urê tăng lên rõ rệt. Từ năm 1993 đến nay, sản xuất luôn vượt công suất thiết kế ban đầu. Năm 1996, dự án mở rộng nhà máy đã được phê duyệt với công suất 278.400 tấn Urê/năm. Năm 1997, ban quản lý dự án đã được thành lập và đi vào hoạt động. Theo dự kiến đến năm 2001 sẽ đưa dây chuyền này vào sản xuất. Trên thực tế, các hạng mục công trình đã và đang cải tạo. Đến năm 2002 đã gần hoàn thành. Năm 1993, để phù hợp với tình hình đất nước, ngày 13/2/1993, XNLH phân đạm và hóa chất Hà Bắc đổi tên thành Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc theo quyết định số 73/CNNg – TCT. Công ty trực thuộc Tổng công ty phân bón và hóa chất cơ bản ( nay là Tổng công ty hóa chất Việt Nam), về mặt sản xuất kinh doanh, trực thuộc Bộ công nghiệp nặng (nay là Bộ công nghiệp). * Tình hình sản xuất hiện nay: - Năm 1997: 130.281 tấn Urê - Năm 1998: 64.170 tấn Urê - Năm 1999: 49.670 tấn Urê - Năm 2000: 76.140 tấn Urê Trong giai đoạn hiện nay ( 2001 – 2003 ) là giai đoạn phát triển mới của Công ty. Dự án cải tạo và mở rộng với vốn đầu tư 32 triệu USD (trong đó 2/3 là vốn viện trợ không hoàn lại của Trung Quốc) đang triển khai nhanh chóng và thuận lợi. Nâng tổng công suất Urê lên 150.000 tấn/năm. Theo kế hoạch năm 2001, Công ty sản xuất 100.000 tấn Urê. Nhưng chỉ trong đợt thi đua đầu năm, sản lượng đã đạt mức kỷ lục với 161 % so với cùng kỳ năm 2000. Phương châm của lãnh đạo Công ty là tất cả các sản phẩm chỉ khi đạt tiêu chuẩn hàng Việt Nam mới được đưa ra thị trường. Công ty có một hệ thống tiêu thụ sản phẩm khép kín từ Bắc vào Nam, tổ chức cung ứng vật tư theo công trình. Một số sản phẩm được điều chỉnh linh hoạt giá bán theo mùa vụ,... Xu hướng kinh doanh của Công ty là khai thác tối đa và trên diện rộng nguồn lực và thị trường cho tất cả các loại sản phẩm của mình. Các sản phẩm của Công ty gồm: phân đạm (Urê), phân hỗn hợp NPK, than hoạt tính, CO2 lỏng, CO2 rắn (băng khô hay đá khô), NH3 thương phẩm, khí Nitơ, khí Oxy và phèn đơn (chỉ sử dụng trong nội bộ Công ty). Tổng quan về quá trình sản xuất phân đạm Các phương pháp điều chế Urê: Urê được điều chế từ các nguyên liệu khác nhau, dưới đây là một vài phương pháp điều chế Urê: Hyđrat hóa Canxi xianua có mặt CO2: Ca(CN)2 + H2O + CO2 = CN-NH2 + CaCO3 CN-NH2 + H2O = (NH2)2CO Thực hiện phản ứng trao đổi: COCl2 + 2 NH3 = (NH2)2CO + 2 HCl Cho CO2 tác dụng với NH3 ở nhiệt độ và áp suất cao: 2 NH3 + CO2 = (NH2)2CO Tính chất của Urê: Tính chất vật lý: Là một chất hữu cơ, tinh thể dạng hình trụ kim, màu trắng Trọng lượng phân tử: 60,06 gam Khối lượng riêng: 1,33 kg/dm3 (ở 25 0C) Nhiệt độ nóng chảy: 132,7 0C (tại áp suất 1 at) Nhiệt hòa tan trong nước: 57,8 cal/g. Tính chất hóa học: Khi hòa tan trong nước dung dịch Urê có tính kiềm yếu. Khi tác dụng với một số axit tạo liên kết. Ví dụ: (NH2)2CO + H2SO4 = (NH2)2CO.H2SO4 Phản ứng tạo Biu-rét: (NH2)2CO đ NH3 + HCON (axit xtanic) HCON + (NH2)2CO đ NH2 – CO – NH – CO – NH2 Urê bị phân hủy bởi nhiệt tạo axit xtanic hoặc Biu-rét, đều là những chất có hại cho cây trồng và là chất ăn mòn mạnh thiết bị ở nhiệt độ cao. Do đó, chất lượng của Urê còn được đánh giá qua lượng Biu-rét do Biu-rét được hình thành trong tất cả các công đoạn. Nguyên liệu tổng hợp Urê: Tổng hợp Urê đi từ nguyên liệu là CO2 và NH3. Trên thực tế, sản xuất Urê, người ta tổng hợp CO2 và NH3 từ than đá, không khí và nước. Do đó, có thể xem nguyên liệu sản xuất Urê là than đá, không khí và nước. Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc chủ yếu sử dụng các nguyên liệu như sau: Than: Than Quảng Ninh với hàm lượng S Ê 0,5 %; C ³ 82 %; độ tro Ê 10 %. Không khí: Hút trực tiếp từ ngoài vào qua hệ thống quạt gió. Hơi nước: Sử dụng nước, qua xưởng Nhiệt điện tạo thành hơi. Cung cấp nước: trạm bơm có khả năng cung cấp 11.000 _ 12.000 m3/h từ sông Thương vào, hiện nay do mới đưa xưởng nước tuần hoàn của Ure vào hoạt động nên trạm bơm làm việc với lưu lượng 9.000 m3/h trong đó có một nửa là bơm trực tiếp không qua xử lý để làm lạnh, thải xỉ đáy lò và xử lý bụi trong khí thải nhiệt điện. Còn nửa kia vào trạm xử lý nước bằng phèn nhôm, sau đó qua bể lắng để cung cấp nước sạch cho khu vực sản xuất và sinh hoạt. Lượng nước làm lạnh tuần hoàn của tổng hợp NH3 : 4500 m3/h. Lượng nước cung cấp cho nhà máy nhiệt điện là : 4000 m3/h. Tổng lượng nước mới cần bổ sung sau lắng là : 3500 m3/h. Tổng lượng nước thải ra trong sản xuất là : 3500 m3/h. Các phương pháp tổng hợp Urê trong công nghiệp: Có nhiều phương pháp sản xuất Urê trong công nghiệp. Căn cứ vào phương pháp tuần hoàn các chất PƯ chưa hết mà người ta phân biệt như sau: Phương pháp không tuần hoàn: Khí CO2 qua máy nén nén tới áp suất 150 at và 200 0C, sau đó trộn với NH3 rồi nén tới 150 at. Khí ở các thiết bị phân giải cũng như dịch ngưng tụ tạo thành trong quá trình cô đặc được chuyển vào tháp rồi trung hòa H2SO4 tạo thành dung dịch Sunfat amôn. Như vậy, dây chuyền này có hiệu suất sử dụng nguyên liệu thấp và có sản phẩm phụ. Phương pháp bán tuần hoàn NH3: Khí CO2 và NH3 lỏng được nén tới áp suất 200 at và được gia nhiệt trong khoảng không gian trong thành tháp và cốc trong ruột tháp tới nhiệt độ 185 – 200 0C. NH3 tuần hoàn trở lại tháp qua bơm NH3 tuần hoàn. Phương pháp này có ưu điểm là tiêu hao nguyên liệu cho một đơn vị sản phẩm thấp hơn phương pháp không tuần hoàn nhưng đầu tư thiuết bị tốn kém, hiệu suất chuyển hóa thấp. Phương pháp tuần hoàn toàn bộ: Tuần hoàn dưới dạng khí nóng: Khí CO2 và NH3 lỏng được nén tới áp suất 180 - 200 at rồi đưa vào tháp tổng hợp. Tại đây xảy ra PƯ tạo Urê và Cácbamat amôn. Sau đó, dung dịch từ tháp tổng hợp được qua van tiết lưu rồi qua thiết bị chưng cất dùng hơi nước gia nhiệt cho Cácbamat amôn phân hủy thành CO2 và NH3. Cùng với NH3 dư, NH3 và CO2 bốc lên từ đỉnh tháp qua máy nén rồi tuần hoàn trở lại. Phương pháp này gần như tuần hoàn được toàn bộ nhưng khó khăn là ở nhiệt độ cao, CO2 và NH3 là chất ăn mòn thiết bị. Ngoài ra còn dễ gây tắc đường ống, thiết bị do tạo thành các cục rắn. Phương pháp tuần hoàn muối Amôn: Đây có thể nói là phương pháp tiến bộ nhất trong các phương pháp kể trên. Phương pháp này có nhiều các phương pháp khác nhau như phương pháp Miller, phương pháp Montekachin và phương pháp của hãng Stamicarbon (đây là phương pháp sản xuất của Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc). Chúng khác nhau ở các thông số công nghệ như: áp suất, nhiệt độ, tỷ lệ NH3/CO2 và H2O/CO2 trong hỗn hợp ban đầu theo cấu trúc thiết bị. ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất chuyển hóa cao, tiêu hao nguyên – nhiên liệu thấp, có khả năng giảm sự ăn mòn. Quá trình sản xuất Urê tại Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc Giới thiệu chung Sơ đồ khối tổng quát của quá trình sản xuất tại công ty như sau: Khí hóa nguyên liệu Than cục, hơi nước 1 không khí Khí than ẩm Tinh chế khí Tổng hợp NH3 H2, N2 sạch 2 NH3 lỏng Khí CO2 thuần Tổng hợp Urê (> 98,5 % V) Urê sản Phẩm 3 Chú thích: Xưởng tạo khí Xưởng tổng hợp NH3 Xưởng Urê Qui trình tạo khí: Nhiệm vụ. Chính Là cung cấp khí than ẩm cho công đoạn tổng hợp NH3 ngoài ra còn cung cấp hơi nước 5kg cho các thiết bị cần dùng hơi như cô đặc hoặc rửa đường ống. Cơ sở lý thuyết công nghệ : Nguyên liệu chính của quá trình là than cốc với hàm lượng khoảng 65,62%C còn lại là các kim loại, S,... Nhiên liệu cung cấp cho lò được băng tải đưa vào phễu than nhiên liệu. Phễu này có thể chứa lượng than đủ chạy lò trong 9,4h. Dung tích của phễu than là khoảng 108 m3. Ngoài ra còn có một phễu than cám. Hệ thống cấp than cám để cho lò hoạt động tốt hơn . Quá trình sản xuất khí than ướt và than ẩm xẩy ra trong lò phát sinh khí than tầng cố định thực chất là phản ứng của C với oxy và hơi nước, quá trình chính gồm hai phần. Thổi gió và chế khí các quá trình này được máy tính và các van dầu để khống chế việc đóng mở chẩn xác theo yêu cầu công nghệ. Giai đoạn thổi gió vào trong lò để khi nhiệt độ tầng than đạt đến 700oC sẽ sinh ra những phản ứng hoá học sau đây nhằm nâng nhiệt độ lò và lượng nhiệt tích trữ. C + O2 = CO2 + 393,8KJ 2C + O2 = 2CO + 221,8KJ CO2 + C = 2CO - 172,5KJ Khi khí than thổi qua buồng đốt, thổi gió lần hai đi vào ở nhiệt độ 550oC trở lên làm cho CO trong khí thổi gió bốc cháy toả nhiệt để cung cấp cho gạch tích nhiệt . 2CO + O2 = 2CO2 + 566,2KJ Giai đoạn chế khí : Sau khi nhiệt độ tầng than được nâng cao (khoảng 1100oC) hơi nước thấp áp (0,08MPa) và không khí được đưa vào lò theo tỷ lệ nhất định thì trong lò xẩy ra phản ứng hoá học tạo khí than ẩm ( nếu không đưa thêm không khí vào lò thì được khí than ướt ) phản ứng trong giai đoạn này như sau: C + H2O = CO + H2 - 131,4KJ C + 2 H2O = CO2 + 2H2 - 90,2KJ CO + H2O = CO2 + H2 + 41,2KJ C + O2 = CO2 + 39,8KJ C + CO2 = 2 CO - 172,5KJ Ngoài ra, khi nhiệt độ tầng than thấp còn xẩy ra phản ứng phụ tạo methan C + 2H2 = CH4 + 74,9KJ Lưu trình công nghệ. (Sơ đồ công nghệ của công đoạn tạo khí được biểu diễn ở trang sau) Than qua đập sàng phân loại, do băng tải chuyển vào phễu than của xưởng tạo khí qua máy cấp liệu, máy cho than tự động định kỳ cho vào trong lò, than vào lò được khí ra sấy khô và khí hoá.Trong quá trình sản xuất khí than ẩm hoặc ướt một chu kỳ tuần hoàn của lò là 175 giây và trong một chu kỳ chia làm 5 giai đoạn cụ thể như sau: Thổi gió Thổi lên Thổi xuống Thổi lên lần hai Thổi sạch . Vận chuyển và cung cấp nguyên liệu : Than cục được đưa lên Bunke có dung tích 50 tấn/lò được cho vào lò (có 10 lò tạo khí), than được phân ra làm 3 loại : >12-20;20-40 và >40, mỗi loại dùng cho từng loại lò khác nhau để có thể áp dụng công nghệ thích hợp cho từng cỡ hạt than. Giai đoạn thổi gió: Chiếm 22-26% thời gian một tuần hoàn làm việc với mục đích là tăng nhịêt cho lò khí hoá. Không khí ngoài trời được quạt hút đưa vào đường ống chung. Không khí được thổi vào đáy lò để đốt cháy nguyên liệu. Nhiệt lượng toả ra được cung cấp cho phản ứng giữa C và hơi nước trong giai đoạn chế khí. Khí thổi gió được đưa qua lò đốt để tận dụng nhiệt đồng thời phối một lượng không khí lần hai để đốt CO nhằm mục đích thu hồi nhiệt và để tránh ô nhiễm môi trường. Nhiệt được tầng gạch chịu lửa tích lại trong lò. Sau khi ra khỏi lò đốt khí thổi gió được đi vào lò nhiệt thừa theo hướng từ trên xuống qua ống khói phóng không lên khí quyển. Chế khí thổi lên lần 1 : Chiếm khoảng 25-28% thời gian. Hơi nước 5 at từ nhiệt điện qua lưu lượng kế cấp sang khu lò qua bộ giảm áp và phân đoạn cấp cho các lò. Hỗn hợp hơi nước qua tầng than nóng đỏ chế tạo được khí than ẩm qua lò đốt, qua lò hơi nhiệt thừa về van ba ngả đến túi rửa rồi vào đường ống chung: khí than qua tháp rửa, khí than đi từ dưới lên, nước tuần hoàn rội xuống làm lạnh tiếp khí than ẩm và đi vào thuỷ phong cửa vào két khí. Chế khí thổi xuống : Sau giai đoạn chế khí thổi lên, để tránh tầng lửa dịch lên gây kết tảng, bám vách lò, người ta cho hơi nước cộng không khí vào lò đốt để tận dụng nhiệt lò đốt và đưa vào lò phát sinh khí than. Khí than sau khi qua tầng xỉ mũ gió qua van ba ngả vào túi rửa, ra đường ống chung khí than. Chế khí thổi lên lần 2 : Sau khi thổi xuống khí than còn lưu lại ở đáy lò, đường ống phía đáy lò, người ta dùng hỗn hợp không khí và hơi nước thổi lên để đảm bảo an toàn trước khi vào giai đoạn thổi gió, lưu trình như thổi lên lần 1. Thổi sạch : Để tận dụng lượng khí than ẩm còn lưu lại trong thiết bị người ta có giai đoạn thổi sạch nhưng van ống khói đóng để thu hồi khí than về đường ống chung. Một số thông số của quá trình Cỡ hạt. Giai đoạn chế khí Cỡ hạt Nguyên liệu(mm) Thổi gió Thổi lên Thổi xuống Thổi lên lần hai Thổi sạch 25-75(mm) 42-44 43-45 64-66 16 7 13-25(mm) 43-45 42-44 63-65 16 7 Nhiệt độ mặt là : 500 ± 50oC Nhiệt độ ghi lò : 150 ± 30oC Độ cao tầng khí : 3,5-3,7m Hàm lượng CO2 thổi lên 6-8 % Hàm lượng CO2 thổi xuống 5-7% Hàm lượng O2 tronh khí than < 0,5% Hàm lượng khí N2 trong khí than ướt <3% Khí thổi gió CO <2%, O2 <1% Hệ số chưa cháy (%C trong xỉ ) <20% Dòng điện máy ghi lò 15 A áp suất hơi nước thấp áp 0,08 - 0,1 MPa Độ kiềm nước lò hơi 10 – 20 mmol/l Dung tích két khí 2000 – 4500 (két khí nhỏ) 4000 – 9000 (két khí lớn ) Các thiết bị chính : Lò phát sinh khí than: Cấu tạo Thân lò làm bằng thép tấm trong có lót gạch chịu lửa, nồi hơi vỏ kép, mũ gió, ghi lò, mâm tro. Nguyên lý hoạt động Than đựơc băng tải đưa vào bunke phía trên lò sau đó than được đưa vào lò theo cơ cấu tự động. Than sẽ được rải đều trên toàn bộ bề mặt lò. Than sẽ được thổi khí và cháy liên tục trên mâm tro chuyển động. Mâm tro có tác dụng cho khí phân phối đều và đồng thời thải xỉ ra ngoài. Trên mâm tro có các mũ gió để phân phối khí. Trên nắp và dưới đáy lò có hệ thống đường ống dẫn khí và hơi để thổi khí vào lò theo các giai đoạn đã được lập trình. Thông số kỹ thuật chủ yếu như sau: Đường kính trong than lò 3000 mm. Độ cao hữu hiệu thân lò 4300 mm Diện tích mặt cắt ngang than lò 7,07 m2 Độ cao tầng nguyên liệu 3500 mm Diện tích chịu nhiệt vỏ kép hơi nước 18 m2 áp suất hơi nước vỏ kép 0,15 - 0,18 MPa Vòng quay mâm tro 0,12 - 2,38 vòng/phút Công suất động cơ điện 7,5 Kw Kích thước ngoài của thiết bị (dài x rộng x cao 7.235x5300x11710mm) Sự cố và cách sử lý sự cố Khi ngừng máy miệng lò bị phụt lửa mạnh Nguyên nhân Van chung hơi nước, không khí thổi gió, không khí nitơ thổi lên bị dò khí lớn Mở hơi nước thổi sạch quá lớn Tắc ống cửa ra nhiệt thừa Thuỷ phong túi rửa mất nước hoặc thủng ống phân phối khí . Khắc phục Kiểm tra xử lý các van hơi nước, không khí Đóng chặt van hơi nước thổi sạch đáy lò, thùng tro Mở nắp đỉnh lò đốt, xử lý tắc ống ra nhiệt thừa. Kiểm tra nước ở thuỷ phong tủi rửa. Tầng than trong lò bị lệch. Nguyên nhân : Cho than vào lò không đều, bên cao bên thấp. Trong lò bị kết tảng ở một phía, tầng than bị thổi tung Mắc tảng ở một bên miệng thùng tro. Hỏng một bên gạt tro. Khắc phục. Dùng xẻng hướng cho đều than vào lò. Xử lý tảng trong lò, cào xỉ phía bên tầng cao xuống Kiểm tra sửa chữa gạt tro Tầng than xuống chậm. Nguyên nhân Tốc độ ghi lò quay chậm Trong lò bị kết tảng lớn. 2 Phễu tro đầy xỉ Tảng kẹt ở hai miệng phễu tro Lò sản xuất ở điều kiện nhiệt độ tháp, phụ tải thấp Khắc phục Tăng nhanh tốc độ máy ghi lò, kiểm tra máy ghi lò thay chốt an toàn Xử lý tảng trong lò. Cào tảng hai miệng phễu tro Tổ chức thải xỉ. Tăng gió, tăng nhiệt độ điỉnh, đáy lò. Mất tầng xỉ. Nguyên nhân : Tốc độ ghi lò quay nhanh Dùng hơi nước thoỏi lên quá ít, thổi xuống quá nhiều hoăc thời gian giai đoạn thổi lên quá ngắn. Cào tảng nhiều, than đỏ lọt xuống mâm tro. Khắc phục. Giảm tốc độ ghi lò. Giảm phụ tải tránh để thổi tung Điều chỉnh lại lưu lượng và thời gian thổi lên, thổi xuống. Hạn chế than đỏ lọt xuống mâm tro khi cào tảng. Thiết bị thu hồi nhiệt thừa khí thổi gió Nhiệm vụ Là thu hồi nhiệt lượng khói lò nhiệt độ cao từ khí thổi gió từ lò đốt đến và sưởi nóng không khí trước khi vào lò đốt để tiết kiệm than. Đồng thời tách bụi cuốn theo khí. Kích thước thiết bị là (18000x2800x9500) Sự cố và cách khắc phục Lò hơi đầy nước: Nguyên nhân: Mức nước trong bao hơi vượt mức nước bình thường theo quy định Cấp nước tự động bị mất nhậy Dịch điện kế có vấn đề nên chỉ thị mức nước trong dịch điện kế không chính xác. Khắc phục Đổi thao tác cấp nước tự động sang thao tác bằng tay. Mở van xả nước sự cố bao hơi hoặc định kỳ mở van xả bẩn, xả nước ở phần đáy. Phải tiến hành đối chiếu và xúc rửa để xác định dịch điện kế có chính xác không. Lò hơi thiếu nước. Nguyên nhân. Lưu lượng nước cấp thấp hơn lưu lượng hơi nước. Bộ cảnh báo phát tín hiệu quá thấp. Do van ở đáy lò bị dò rỉ. Khắc phục Tiến hành kiểm tra sự làm việc của điện kế. Chuyển thao tác cấp nước tự động sang bằng tay. Kiểm tra các van xem có dò rỉ không hoặc đã đóng chặt chưa. Kiểm tra chùm ống đối lưu, bộ gia nhiệt nước mềm có bị rạn nứt không. Nếu có rạn nứt thì phải giảm phụ tải. Thuỷ phong túi rửa : Tác dụng : Không cho KTA ở sau thuỷ phong túi rửa đi ngược trở lại lò khí hơi gây nổ. Làm lạnh và rửa sơ bộ khí than ra lò trước khi vào tháp rửa. Cấu tạo Trên hình tròn, dưới hình chóp nón, đường ống khí vào cắm sâu ngập trong nước 150 mm. Đường kính túi rửa F = 3000 mm. Dung tích V = 15 m3 PLV = 700 mmH2O tLV = 800C. Két khí Tác dụng: Chứa khí than ẩm, trộn khí than các lò với nhau. Có tác dụng cân bằng phụ tải các hệ thống sản xuất, giúp các công đoạn sau ổn định phụ tải một cách liên tục. Cấu tạo: 2 tầng hình trụ tròn, một chụp chuông Tầng dưới chứa nước có đường kính F = 27298x 14; H = 11312; Tầng trên chứa khí có đường kính F = 27016 x 6 ; H = 9590; Chụp chuông : F = 2610 x 4; H = 9585; Chụp an toàn, van phóng không. Qui trình tinh chế khí Nhiệm vụ : Loại bỏ các tạp chất hoá học không có lợi cho việc xúc tác tổng hợp NH3 như các hợp chất của S, CO, CO2, O2. Cơ sở lý thuyết : Trong khí nguyên liệu dùng để tổng hợp NH3 có chứa một lượng khá lớn các hợp chất của lưu huỳnh. Phần lớn các hợp sunfua vô cơ như H2S, ngoài ra còn có chứa các sunfua hữu cơ như COS, RHS, C4H4S.. Nguyên nhân phải loại vỏ các tạp chất, các hỗn hợp chất khí trên vì nó ăn mòn thiết bị, đường ống trong dây truyền thiết bị, làm ngộ độc xúc tác tổng hợp NH3 và làm biến đổi xúc tác chuyển hoá CO. do nhiều ngành công nghiệp khác có thể sử dụng lưu huỳnh như nguyên liệu đầu vào của quá trình nên việc thu hồi lưu huỳnh thành sản phẩm phụ sẽ làm giảm giá thành sản phẩm của cả dây truyền. Khử H2S trong khí than ẩm Nhiệm vụ : Hợp chất sunfua trong nguyên liệu có tác hại lớn, gây ăn mòn thiết bị, đường ống trong dây truyền thiết bị & làm ngộ độc xúc tác tổng hợp NH3. Do đó cần phải loại bỏ hợp chất sunfua ra khỏi khí nguyên liệu đồng thời quá trình tách các hợp chất của lưu huỳnh trong khí cũng có thể tạo ra lưu huỳnh sản phẩm cung cấp cho các quá trình sản xuất khác. Cơ sở phương pháp : Có nhiều phương pháp khử H2S, trước đây nhà máy sử dụng ADA để hấp thụ H2S nhưng hiện nay nhà máy đã nghiên cứu và đang ứng dụng thành công một loại dung dịch chiết suất từ keo Tananh để hấp thụ NH3. Keo Tananh là một hợp chất hoá học phức tạp gồm nhiều loại phenol ngậm nước tạo thành. Keo Tananh thương phẩm chứa chủ yếu thành phần Tananh, phi Tananh và các hợp chất không hoà tan trong nước. Ưu điểm nổi bật so với ADA là Hiệu suất khử : 98% Tháp khử H2S không tắc Tái sinh dung dịch khử dễ dàng Giá thành rẻ hơn ADA Các phản ứng chính trong quá trình hấp thụ : Keo talanh là keo dung dịch kiềm tính hấp thụ H2S H2S + Na2CO3 = NaSH + NaHCO3 NaSH tiếp tục phản ứng 2NaSH + 4NaVO3 = Na2V4O9 + 4NaOH + 2S Đồng thời keo Tananh trạng thái quinone hấp thụ H2S tạo thành keo Tananh trạng thái phenol tách thành S nguyên chất TQ + H2S = THQ + S Keo Tananh trạng thái oxy hoá sẽ oxy hoá Na2V4O9 thành NaVO3 Na2V4O9 + 2TQ + 2NaOH = 4 NaVO3 + 2THQ oxy hoá keo Tananh ở trạng thái hoàn nguyên, tức Tananh trạng thái phenol bị O2 trong không khí oxy hoá 2O2 + THQ = TQ + 2H2O2 Na, V+4 chưa bị oxy hoá sẽ bị H2O2 oxy hoá H2O2 + V+4 = V+6 + 2OH- 2H2O2 + HS = 2H2O + 2S + 2OH- NaOH sinh ra sau phản ứng tác dụng với CO2 tạo ra Na2CO3 Các phản ứng phụ Nếu trong không khí có chứa CO2, HCN, O2 sẽ sinh ra phản ứng phụ sau Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 Na2CO3 + HCN + S = NaCNS + NaHCO3 NaCNS + 5O2 = Na2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2 NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O H2O2 phản ứng với hợp chất S 4 H2O2 + 2HS = 5H2O + S2O3 H2O2 + 2HS = SO32- + 2H2O Lưu trình công nghệ Lưu trình khí Khí than ẩm từ thiết bị lọc túi đến, qua quạt khí than, đi vào phần đáy hi tháp hấp thụ, đi lên qua các tầng đĩa đệm trong tháp và tiếp xúc với dung dịch Tananh đi từ trên xuống. H2S trong khí than được hấp thụ bởi dung dịch Tananh, còn lại khí than ẩm sẽ đi qua bột tách bọt trên đỉnh tháp và đi ra khỏi tháp, đi qua thiết bị phân ly để tách mù dung dịch Tananhbị cuốn theo khí. Khí than ẩm sau đó được dẫn vào đoạn I của máy nén 667. Lưu trình dịch : Dung dịch sau khi hấp thụ H2S ở tháp hấp thụ gọi là dung dịch giàu, đi ra từ đáy của hai tháp hấp thụ, qua thuỷ phong đáy tháp (điều tiết dịch diện), đi đến thùng chứa, qua bơm để tăng áp rồi qua các bộ phận tuye bơm vào tháp tái sinh. Lưu huỳnh tạo thành theo bọt nổi lên trên, chảy tràn sang thùn bọt trung gian và được không khí nén đến cương vị thu hồi. Dung dịch sau tái sinh gọi là dung dịch nghèo, qua bộ phận điều tiết dịch diện chảy về thùng chứa, qua bơm dung dịch nghèo được tăng áp rồi dội vào đỉnh hai tháp hấp thụ. Biến đổi CO thành CO2 Nhiệm vụ : Trong khí than ẩm có chứa một hàm lượng CO tương đối lớn (25% á 37%). Lượng CO này có thể làm ngộ độc xúc tác sử dụng trong quá trình tổng hợp NH3. Do đó cần phải xử lý triệt để CO trước khi dẫn sang công đoạn tổn hợp NH3. Nhiệm vụ của công đoạn này là biến đổi CO thành CO2 để đạt yêu cầu như sau : [ CO + CO2 ] < 20ppm Đem chuyển hoá CO thành CO2 để thu hồi tận dụng, đồng thời còn sinh ra lượng khí H2 hữu hiệu bằng với số mol CO đã tham gia phản ứng. Thể khí thu được sau phản ứng sẽ là thể khí biến đổi. Cơ sở phương pháp : Phản ứng biến đổi CO CO + H2O = CO2 + H2 DH0298 = - 41,4(KJ/mol) Đặc điểm của phản ứng này là thuận nghịch và toả nhiệt, trước và sau phản ứng thể tích không thay đổi và phải có mặt xúc tác tốc độ phản ứng mới tăng lên. Khi có mặt xúc tác cơ chế phản ứng biến đổi CO như sau H2O + [K] = H2 + [K]O CO + [K]O = CO2 + [K] Hơi nước kết hợp với lỗ hổng thiếu O2 trên bề mặt xúc tác, phản ứng tạo thành H2 và O2 ở trạng thái hoạt hoá. Oxy này kết hợp với CO tạo thành phản ứng sinh CO2 và trên bề mặt xúc tac sxuất hiện các lỗ hổng trở lại. Lưu trình công nghệ Khí than ẩm ra khỏi đoạn 3 của máy nén 667 có áp suất 2,1MPa, nhiệt độ < 400C được đưa qua công đoạn biến đổi khí than ẩm. Đầu tiên, hỗn hợp khí được đi qua bộ phận phân ly đầu, qua hai bộ lọc bằng than cốc để loại bỏ hoàn toàn lượng đầu và hơi nước bị cuốn theo từ máy nén, các tạp chất khác, rồi đi vào trong ống của thiết bị trao đỏi nhiệt khí biến đổi cho tác nhân trao dổi nhiệt là khí biến đổi đi ra từ lò biến đổi số 2. Sau đó hỗn hợp khí đi vào thiết bị biến đổi số 1. Khí than ra khỏi đỉnh trao đổi bộ nhiệt được hoà trộn voqia khí than lạnh thành hỗn hợp khí có nhệt độ 1800C á 2100C, tỷ lệ hơi nước/khí khoảng 0,3 đi vào đỉnh lò biến đỏi số 1, lần lượt qua tầng chất bảo vệ, tầng chống độc - chống oxy và tầng xúc tác biến đổi chống lưu huỳnh. Một phần khí CO bị chuyển hoá, nhiệt độ hỗn hợp khí khoảng 3500C – 3800C đi ra khỏi đáy lò biến đổi số 1, đi vào thiết bị trao đổi khí than, nhường một phần nhiệt cho khí than rồi đi vào bộ làm lạnh I, qua tầng đệm trên khí được làm lạnh bằng nước ngưng phun trực tiếp, đi xuống tầng đệm dưới. Hỗn hợp khí có nhiệt độ 1800C á 2100C đi vào đoạn trên lò biến đổi 2 , tiếp tục tiến hành phản ứng chuyển hoá CO, nhiệt độ đạt khoảng 3000C á 3200C rồi đi ra ngoài, qua bộ làm lạnh nhanh 2, tại tầng đệm khí lại được làm lạnh bằng nước ngưng phun trực tiếp, sau đó đi qua tầng đệm phía dưới để phân ly nước ngưng, hỗn hợp khí có nhiệt độ khoảng 1800C á 2100C tiếp tục đi vào đoạn dưới của lò biến đổi số 2, lần lượt đi qua hai tầng xúc tác biến đổi chịu lưu huỳnh, phần khí CO còn lại tiếp tục được chuyển hoá. Khí biến đổi có nhiệt độ < 2500C và [CO2] < 1,5% ra khỏi lò biến đổi số 2,, đi vào phần không gian giữa các ống của thiết bị trao đỏi nhiệt khí biến đổi, nhường một phần nhiệt cho khí than ẩm, tiếp tục qua thiết bị đun sôi khí biến đổi rồi được đưa qua công đoạn khử H2S trong khí biến đổi. Khử CO2 bằng dung dịch kiềm nóng Nhiệm vụ : Khí CO2 có sẵn than ẩm và được tạo thành từ công đoạn chuyển hoá CO vẫn có khả năng làm ngộ độc xúc tác, đồng thời còn có thể kết hợp với các hợp chất khác được sử dụng trong quá trình tinh chế NH3 như axêtat amoniac đồng, tạo muối kết tủa làm tắc thiết bị, đường ống. Bản thân CO2 cũng là một nguyên liệu khí cần thiết cho quá trình sản xuất urê do vậy cần phải có biện pháp tách và thu hồi CO2 từ hỗn hợp khí. Cơ sở lý thuyết : Phương pháp khử CO2 trong công nghiệp được chia làm hai loại là hấp thụ vật lý và hấp thụ hoá học. Trong phương pháp hấp thụ hoá học lưọi dụng đặc điểm CO2 là khí có tính axit, có thể dùng chất hấp thụ có tính kiềm để hấp thụ hoá học. Dựa trên cơ sở của phương pháp kiềm nóng có thêm các xúc tác khác nhau phát triển thành phương pháp kiềm nóng cải tiến (thêm aminoaxêtiacid, dietanolamin). Thành phần chính: K2CO3 là chất hấp thụ, dietanolamin (DEA) làm chất xúc tác, KVO3 là chất ức chế, áp dụng tái sinh dung dịch có áp suất thay đổi (biến áp), đồng thời có tuabin thu năng lượng. Đây là một công nghệ đòi hỏi thao tác công nghệ thành thạo và có các chỉ tiêu kinh tế tương đối tiên tiến, là phương pháp đang được sử dụng khá phổ biến ở các nhà máy tổng hợp NH3. Quá trình phản ứng hoá học của dung dịch nước K2CO3 hấp thụ CO2 K2CO3 + H2O + CO2 = 2KHCO3 + Q (1) Cụ thể như sau H2O = H+ + OH- (2) K2CO3 = 2K+ + CO32- (3) CO32- + OH- = HCO3- (4) H+ + CO32- = HCO3- (5) K+ + HCO3- = KHCO3 (6) Trong đó tốc độ phản ứng (2)(3)(5)(6) rất nhanh còn tốc độ phản ứng (4) tương đối chậm có ý nghĩa khống chế và quyết định toàn bộ quá trình phản ứng trên. CO32- + OH- = HCO3- R = K.[CO2-].[OH-] R là tốc độ phản ứng (mol/l.s) [CO2-], [OH-] là nồng độ của CO2-, OH- trong dung dịch (mol/l) Trong sản xuất pH của dung dịch từ 9 á 11 nên [OH-] = 10-5 á 10-3M Ước chừng K = 104 l/mol.s Lưu trình công nghệ Khí biến đổi sau khi đi qua các công đoạn khử lưu huỳnh được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt, được gia nhiệt bởi khí từ công đoạn biến đổi đến, nhiệt độ tăng từ 400C đến 900C và đi vào phía dưới của tháp hấp thụ. Khí sau khi đi khử CO2 ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ, qua các thiết bị làm lạnh bằng nước, thiết bị phân ly rồi đi về đoạn 4 của máy nén 667. Lưu trình dịch khử CO2 : Dung dịch giàu ra từ đáy tháp hấp thụ CO2 với lưu lượng 8503/h được giảm áp bằng van điều tiết dịch diện. Trong đó khoảng 600m3/h dung dịch giàu được qua Tổ máy tuabin của bơm dung dịch nghèo để thu hồi năng lượng, sau đó hoà trộn với lượng dung dịch giàu khoảng 250m3/h cùng đi vào bộ phận bốc hơi nhanh ở đỉnh tháp tái sinh tăng áp, khoảng 30% bị nhả khỏi dung dịch. Khoảng 300m3/h đến 400m3/h dung dịch giàu ra khỏi đáy bộ phân bốc hơi nhanh đi đến phần trên tháp tái sinh thấp áp, khoảng 300m3/h dung dịch giàu còn lại chảy xuống đoạn đệm thứ nhất tiếp tục tái sinh. Một phần dung dịch bán nghèo ra khỏi đệm thứ nhất đi dến phần giữa của tháp tái sinh thấp áp trộn lẫn với phần dung dịch bán nghèo đi từ trên xuống. Một phần dung dịch ở trích ly, lọc bằng than hoạt tính, phần còn lại (600m3/h) ra khỏi đáy đoạn trên rồi cùn với dịch sau bộ lọc than hoạt tính được đưa vào bơm dung dịch bán nghèo để tăng áp và phun vào phần giữa của tháp hấp thụ CO2. Dung dịch bán nghèo còn lại khoảng 250m3/h được chảy ra từ đáy đoạn đệm thứ nhất của tháp tái sinh tăng áp qua đoạn đệm thứ 2 ròi tiếp tục tái sinh. Sau khi ra khỏi đáy đoạn đệm thứ 2 dung dịch dược đưa vàobộ phận đun sôi bằng hưoi nước và bộ phận đun sôi bằng khí biến đổi rồi trở lại tháp tái sinh tăng áp. Dung dịch ra khỏi tháp tái sinh tăng áp có nhiệt độ khoảng 1200C á 1250C, đi đến phần dưói tháp tái sinh thấp áp, được gia nhiệt bốc hơi bởi nhiệt của hơi nước thu hồi từ bộ phận thải nước ngưng. Hơi nước được ngưng tụ và cùng dung dịch nghèo ra khỏi đáy tháp tái sinh thấp áp với lưu lượng 250m3/h, nhiệt độ 1100C á 1150C, qua bộ phận làm lạnh dung dịch bằng nước ngưng có nhiệt độ 700C á 900C, đến bơm dung dịch nghèo để tăng áp và phun vào đỉnh tháp hấp thụ CO2. Lưu trình hệ tái sinh nhả khí CO2 : Khí CO2 thoát khỏi dung dịch đi ra từ đỉnh áp tái sinh thấp áp, vào bộ phận làm lạnh bằng nước để phân ly nước, rồi được hút vào tuye và hoà trộn với khí CO2 đến từ đỉnh áp tái sinh tăng áp, sau đó đi qua thiết bị làm lạnh khí tái sinh CO2 bằng nước, giảm nhiệt độ xuống dưới 400C, qua bộ phận phân ly để phân ly nước. Khí CO2 sau tái sinh được dẫn đến công đoạn sản xuất urê và CO2 dạng lỏng rắn. Các thiết bị chính Tháp hấp thụ H2S thường áp : Tháp hình trụ kiểu tầng đ._.