Đồ án Tìm hiểu quá trình tinh chế khí của nhà máy đạm Phú Mỹ

gia tăng nhanh chóng nhiệt độ của điểm nóng), việc thêm hydro vào vòng tuần hoàn Nitơ phải ngưng lại ngay lập tức và thiết bị chuyển hoá phải được khử áp và trơ hoá bằng khí Nitơ. Khi vùng hoàn nguyên tiến đến lớp xúc tác ở dưới đáy thiết Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 55 bị, sự tràn ngập hydro có thể xảy ra sau đó, gây nên sự gia tăng nhanh chóng lượng hydro trong vòng nếu lưu lượng dòng khí lưu hồi make-up không được giảm.Do không nên để vượt quá 2,5%mol hydro tại đầu vào của thiết bị chuyển hoá vào thời điểm này, dòng khí lưu hồi make- up phải được giảm tương ứng. Khi suất hiện sự giảm tốc độ hoàn nguyên, như được chỉ định bằng sự giảm nhiệt độ của điểm nóng tại đáy lớp xúc tác hoặc tại đầu ra của thiết bị chuyển hoá, cần thiết phải tăng từ từ nhiệt độ lớp xúc tác trên đỉnh về phía2200C với tốc độ 15-200C /h.Nhiệt độ điểm nóng phải ở dưới 2300C . Khi nhiệt độ 2200C đã đạt được tại đầu vào của thiết bị chuyển hoá và sơ đồ nhiệt độ đã đi vào ổn định, nồng độ hydro có thể cho tăng lên từ từ đến khoảng 4%mol, với điều kiện này không làm tăng nhiệt độ lên cao hơn 2300C tại bất cứ nơi nào trong lớp xúc tác hoặc đầu ra của thiết bị chuyển hoá. Tiếp tục dòng lưu hồi tại các điều kiện nêu trên, ví dụ khoảng 4%mol hydro và 2200C, cho đến khi mức tiêu thụ hydro dừng lại.Quá trình hoàn nguyên được xem như hoàn tất khi mức tiêu thụ hydro đã vượt quá 0,2% mol trong 2giờ. Khi toàn bộ quy trình hoàn nguyên đã hoàn tất ,tiếp tục dòng tuần hoàn nhằm duy trì nhiệt độ chất xúc tác lớn hơn điểm ngưng tụ của khí công nghệ khoảng 200C. Duy trì dòng tuần hoàn cho đến khi một vài giờ trước khi đưa khí công nghệ vào được chuẩn bị. Việc ngưng dòng khí lưu hồi chứa hydro ngay lập tức bất cứ khi nào dòng tuần hoàn Nitơ bị ngưng lại trong quá trình hoàn nguyên là hết sức quan trọng, việc này được thực hiện bằng cách đóng van điều khiển 10HV2576. 3.3.2.3.Thu hồi nhiệt thừa. Giữa hai thiết bị chuyển hoá CO, khí công nghệ được làm Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 56 nguội bằng chuỗi các trao đổi nhiệt: Thiết bị cân băng nhiệt 10E2011, bộ quá nhiệt hơi nước 10E2010 và bộ hâm nóng nước lò hơi số một 10E2012, khí công nghệ được làm nguội bằng chuỗi các trao đổi nhiệt đến nhiệt độ đầu vào thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp là 190 0C. Sau thiết bị chuyển hoá CO nhiệt độ thấp, khí công nghệ được làm nguội bằng bộ hâm nóng nước lò hơi số hai 10E2013, nồi đun tripper 10E3002 trước khi đi vào công đoạn tách CO 2 . 3.3.4.Chỉ tiêu công nghệ. Loại khí Hàm lượng (%mol) Nhiệt độ (0C) Áp suÊt (bar) L­u l­îng (kg/h) H2 N2 CO CO2 Ar CH4 KhÝ vµo TB chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao 54,29 20,04 13,26 7,52 0,29 0,60 360 30,2 256307 KhÝ ra TB chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao 58,34 21,91 3,23 15,71 0,26 0,55 432 29,5 256307 KhÝ vµo chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp 58,34 21,91 3,23 15,71 0,26 0,55 190 29,1 * KhÝ ra TB chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp 59,55 21,27 0,23 18,16 0,26 0,53 213 28,4 256307 * : Thµnh phÇn kh«ng x¸c ®Þnh 3.4.QUÁ TRÌNH HẤP THỤ CO 2 . 3.4.1.Mô tả thiết bị Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 57 Sốthứ tự Ký hiệu thiết Bỵ Tên thiết bị Số lượng 1 10T3001 Thiết bị tái sinh MDEA 1 2 10T3002 Thiết bị hấp thụ 1 3 10HT3001 Turbin thuỷ lực 1 4 P3001A/B Bơm dung dịch MDEA giàu 2 5 MP3001A/B Motor của bơm P3001A/B 2 6 P3002A/B Bơm dung dịch MDEA nghèo 2 7 MP3002A/B Bơm dung dịch MDEA nghèo 2 8 P3003A/B Bơm dung dịch MDEA bán nghèo tới thiết bị tái sinh 2 9 MP3003A/B Motor của bơm P3003A/B 2 10 P3004A/B Bơm nước ngưng từ 10V3003 2 11 MP3004A/B Motor của bơm P3004A/B 2 12 10V3001 Thiết bị tách CO 2 1 13 10V3002 Thiết bị tách khí hấp thụ (gồm CO, CO 2 ,N 2 ,H 2 ,CH 4 ) 1 14 10V3003 Thiết bị tách H 2 O từ khí CO 2 1 15 10V3004 Thiết bị tách H 2 O từ khí công 1 Khí CO2 đi D 2 M D 2 M Dung Tháp hấp thụ CO2 Dung Tháp tách CO2 SƠ ĐỒ 6: CÔNG ĐOẠN TÁCH CO2 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 58 nghệ 16 10E3001 Thiết bị trao đổi nhiệt giữa dung dịch MDEA vào và ra thiết bị 10T3001 1 17 10E3002 Thiết bị gia nhiệt cho thấp tái sinh 10-T3001 1 18 10E3003 Thiết bị trao đổi nhiệt giữa dung dịch MDEA nghèo với nước 1 19 10E3004 Thiết bị trao đổi nhiệt giữa dung dịch MDEA nghèo với BFW 1 20 10E3005 Thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng khí công nghệ và dòng khí công nghệ. 1 21 10E3006 Thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng khí CO 2 với nước làm lạnh 1 22 P3001A/P1 B¬m dÇu chØnh cho hÖ thèng b¬m vµ turbine P3001A , HT3001 1 23 P3001A/M2 B¬m dÇu phô cho hÖ thèngb¬m vµ turbine P3001A,HT3001 1 24 P3001B/P1 B¬m dÇu chÝnh cho b¬m vµ turbine P3001B 1 25 P3001B/M2 B¬m dÇu phô cho b¬m vµ turbine P3001B 1 26 MMX3002 Motor cña m¸y khuÊy dung dÞch chèng t¹o bät 1 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 59 27 MX3002 M¸y khuÊy dung dÞch chèng t¹o bät 1 28 TK3004 Bån chøa dung dÞch chèng t¹o bät 1 29 TK3003 BÓ chøa dÞch th¶i 1 30 TK3002 BÓ chøa dÞch MDEA chuÈn bÞ n¹p vµo hÖ thèng 1 31 TK3001 BÓ chøa dÞch MDEA 1 32 FL3001 ThiÕt bÞ läc b»ng l­íi 1 33 FL3002 ThiÕt bÞ läc than ho¹t tÝnh 1 TÊt c¶ c¸c ®­êng èng lín nhá nèi c¸c thiÕt bÞ trong c­¬ng vÞ, tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®· liÖt kª ë trªn, tÊt c¶ c¸c van ®Òu do c«ng nh©n thao t¸c cña c­¬ng vÞ nµy phô ttr¸ch vËn hµnh, duy tr× kiÓn tra, xö lý sù cè vµ lµm vÖ sinh b¶o d­ìng. 3.4.2.M« t¶ c«ng nghÖ tæng qu¸t:  Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ: HÖ thèng t¸ch 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 aMDEA03. Hệ thống công nghệ chính bao gồm một tháp hấp thụ CO 2 hai cấp, một tháp giải hấp CO 2 và hai bình tách flash. CO 2 bị tách khỏi khí công nghệ bởi sự hấp thụ vào trong dung dịch MDEA chứa 40%MDEA. Đóng vai trò như một chất hoạt hoá quá trình hấp thụ, dung dịch MDEA chứa đựng 3% khối lượng chất piperazine chất này giúp tăng tốc độ truyền khối của CO 2 từ pha khí sang pha lỏng. Phần còn lại là dung dịch nước. Phản ứng tổng thể xảy ra trong quá trình hấp thụ CO 2 được miêu tả bởi các phản ứng dưới đây : Qúa trình hấp thụ : Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 60 (HO - CH 2 - CH 2 ) 2 -NH + CO 2 +H 2 O    32 2) CH - CH( CONHHO  + Q ((HO-CH 2 -CH 2 ) 2 -N- CH 3 +CO 2 +H 2 O    332 2) CH - CH( COCHNHHO  + Q Qúa trình nhả hấp thụ :   32 2) CH - CH( CONHHO   (HO - CH 2 - CH 2 ) 2 -NH + CO 2 +H 2 O – Q   332 2) CH - CH( COCHNHHO   ((HO - CH 2 - CH 2 ) 2 -N-CH 3 + CO 2 + H 2 O – Q Phản ứng đầu là phản ứng cho amine bậc ba (ví dụ MDEA). Phản ứng thứ hai là phản ứng cho amine bậc hai (ví dụ piperazine). Khi rời khỏi công đoạn chuyển hoá CO, có hàm lượng CO 2 khoảng 8,2% mol khí khô. Do sự có mặt của hơi nước, khí này cũng chứa một lượng nhiệt đáng kể có thể thu hồi được, chủ yếu là nhiệt ngưng tụ. Lượng nhiệt này được thu hồi bởi bộ gia nhiệt nước nồi hơi số hai 10E2013, nồi đun tháp giải hấp CO 2 10E3002 và bộ gia nhiệt nước mềm 10E3005. Sau khi nước ngưng tụ quá trình được tách ra khỏi dòng khí trong bình tách khí cuối cùng 10V3004, khí này đi vào thấp hấp thụ CO 2 tại nhiệt độ khoảng 75 0C. Trong tháp hấp thụ CO 2 10T3002, CO 2 đựơc tách ra khỏi dòng khí bằng hấp thụ ngược dòng trong hai cấp. Trong phần dưới của tháp hấp thụ, dung dịch bán thuần tái sinh được dùng để hấp thụ phần lớn CO2, trong phần trên của tháp này dung dịch thuần táI sinh được dùng để tách CO 2 còn lại. Tại đầu ra của tháp hấp thụ, hàm lượng CO 2 trong khí đã giảm thấp hơn 500ppm khí khô. Các dung dịch đi vào tháp hấp thụ tại nhiệt độ 500C (dung dịch bán thuần) và 730C ( dung dịch bán thuần) và được gia nhiệt Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 61 đến khoảng 820C bởi các phản ứng toả nhiệt. Để ngăn chặn sự thất thoát dung dịch hấp thụ và piperazine do đi vào trong khí công nghệ, đỉnh của tháp được cung cấp với ba đĩa dạng nắp (bubble cap tray) có nguồn vào là nước lò hơi với lưu lượng 900-1000kg/h. Dung dịch giàu CO 2 rời khỏi tháp hấp thụ CO 2 được giảm áp thông qua tuốcbin thuỷ lực 10HT3001, tuôcbin này kéo một trong những bơm dung dịch bán thuần 10P3001A, do vậy, giảm mức tiêu thụ năng lượng của quá trình một cách đáng kể. Tách tái sinh dung dịch giàu cao 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 10V3002, hầu hết các thành phần khí trơ hoà tan được giải phóng tại áp suất khoảng 5,5 bar. Dung dịch giàu CO 2 tiếp tục đến bình tách thấp áp 10V3001, nơi mà hầu hết CO 2 được tách ra khỏi dung dịch tại áp suất 0,27 bar. Quá trình tách được tăng cường bởi hỗn hợp hơi nước và CO 2 từ tháp giải hấp CO 2 10T3001 hỗn hợp hơI nước và CO2 này được đưa vào từ phía đáy của bình tách thấp áp. CO 2 thoát ra khỏi bình táh thấp áp chứa đầy hơi nước bão hoà tại nhiệt độ khoảng 720C, hỗn hơp này được làm nguội xuống 450C trong bộ làm lạnh khí tách thấp áp 10E3006 và nước ngưng tụ được tách ra khỏi CO 2 thành phẩm trong bình 10V3003. CO 2 thành phẩm rời khỏi 10V3003 được suất đến phân xưởng Ure ở áp suất 0,18 bar. Dung dịch từ đáy của bình tách thấp áp được chia thành hai dòng : Phần lớn dung dịch được bơm dung dich bán thuần 10P3001 đưa tới phần dưới của tháp hấp thụ. Phần còn lại được chuyển đến tháp giải hấp để khử CO 2 bằng bơm chia dòng 10P3003A/B. Trước khi đi vào tháp giải hấp, dung dịch bán thuần Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 62 được gia nhiệt bằng dung dịch thuần đến từ đáy tháp giải hấp nhờ trao đổi nhiệt 10E3001. Giai đoạn tái sinh cuối cùng được thực hiện trong tháp giải hấp CO 2 10T3001 nơi mà CO 2 được khử bằng nhiệt, nhiệt cho yêu cầu này được tạo ra trong nồi đun tháp giải hấp nhờ vào dòng khí công nghệ. Lưu lượng của dung dịch bán thuần đi vào tháp giải hấp CO 2 được điều khiển bởi bộ điều khiển 10LIC3003, nhằm duy trì mực chất lỏng nhất định trong bồn đáy của tháp giả hấp CO 2 . Lưu lượng của dung dịch đến tháp hấp thụ CO 2 được dùng như tín hiệu điều khiển thuận nhằm đạt được sự điều khiển mực chất lỏng nhanh chóng. Mực chất lỏng quá thấp trong tháp giải hấp CO 2 sẽ ngắt nhóm an toàn khoá liên động IS-4 và sẽ ngưng toàn bộ các bơm trong công đoạn tách CO 2 . Mực chất lỏng quá cao trong tháp giải hấp CO 2 sẽ ngắt nhóm an toàn khoá liên động IS-5 và sẽ ngưng dòng chảy của khí công nghệ đến tháp hấp thụ CO 2 và dòng dung dịch thuần rời khỏi tháp hấp thụ CO 2 . Ap suất trong tháp giải hấp CO 2 được điều khiển gián tiếp trong bình tách thấp áp, thiết bị này được điều khiển bởi bộ điều khiển áp suất 10PIC3015. Lượng hơi nứơc đựơc sản suất trong nồi đun của tháp giải hấp CO 2 có thể được điều chỉnh nhờ đường bypast. Nhiệt độ CO 2 đã bão hoà hơi nước ra khỏi đỉnh tháp giải hấp ở khoảng 900C sẽ đi qua bình tách thấp áp. Hơi nước ngưng tụ sẽ làm tăng nhiệt độ trong bình 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 10P3002 A/B, dung dịch thuần từ đáy tháp giải hấp được làm nguội đến 500C nhờ trao đổi nhiệt 10E3001, bộ hâm nóng nước mềm 10E3004 và bộ làm nguội dung dịch thuần 10E3003. Khí nhả ra rừ bình tách cao áp đựơc đưa đến hệ thống khí Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 63 nhiên liệu reforming. Ra khỏi thiết bị hấp thụ CO2 bằng dung dịch MDEA, NH 3 đạt nông độ 99,85% và cấp cho xưởng Urea . 3.4.3.Tuần hoàn dung dich hấp thụ MDEA Hầu hết CO 2 được hấp thụ trong công đoạn hấp thụ bán thuần tại đáy của tháp hấp thụ CO 2 10T3002. Khí đầu vào tháp hấp thụ bình thường chứa đựng khoảng 18,2 (18,3)%mol khô và hàm lượng CO 2 tại đầu ra của phần đáy tháp hấp thụ là 5%mol khô. Lưu lượng và điều kiện của dung dịch bán thuần là hết sức quan trọng: lưu lượng quá thấp hoặc quá trình tái sinh không thích hợp sẽ gây ra quá tải cho đỉnh của tháp hấp thụ và khiến gia tăng sự rò rỉ CO 2 . Lưu lượng phải được duy trì ở mức ổn định tại tốc độ thiết kế là 1825 (1978) tấn/h. Phần CO 2 còn lại được hấp thụ bởi dung dịch thuần tại đỉnh của tháp hấp thụ. Hàm lượng CO 2 tối đa trong đầu ra phải là 500ppm. Lưu lượng và điều kiện của dung dịch thuần là cực kỳ quan trọng để đạt được một quá trình tách CO 2 theo ý muốn. Lưu lượng phải được duy trì ổn định tại tốc độ thiết kế là 331 (356) tấn/h. Mực chất lỏng trong bình 10V3001 không được điều khiển một cách tự động. Điều này có nghĩa là bình 10V3001 đóng vai trò như bình tích trữ dung môi trong toàn bộ công đoạn tách CO 2 . Mực chất lỏng phải được duy trì trong khoảng xác định. Nếu mực chất lỏng giảm hoặc tăng trong một khoảng thời gian ngắn, điều này thông thường chỉ ra rằng hàm lượng nước trong dung dịch đã vựơt ra khỏi cân bằng. Việc phân tích cần được tiến hành để xác định nguyên nhân, và sau đó, quyết định lựa chọn phương án hành đông. Nếu hàm lượng nước là ngoài mức cho phép, nhiệt độ đầu vào và đầu ra của công nghệ cần được kiểm tra và điều chỉnh tương Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 64 thích. Nếu mực chất lỏng là thấp và hàm lượng nước là bình thường, dung dịch make-up phải được đưa từ bồn chứa và bổ sung vào hệ thống. Dung dịch make-up đựơc bơm từ từ vào đáy của 10T3001 bơm 10P3005. Kiểm tra mực chất lỏng trong nồi hơi tháp chưng cất 10E3002 thường xuyên để đảm bảo một dòng dung môi ổn định đang đi qua phía vỏ của bộ trao đổi nhiệt. Một mực nước cao cho thấy rằng có sự nghẽn dòng đầu ra đi xuống đáy của tháp 10T3001. Một mực chất lỏng thấp chỉ ra rằng có sự chèn lắp ngược (back- storing) trên khay take-off trong tháp 10T3001, điều này có thể là một trong những nguyên nhân gây ra quá trình tái sinh không đủ. Sự chèn ngược như thế có thể bị gây ra do khiếm khuyết trong khay take-off hoặc do nghẽn dòng chất lỏng. Một dòng phụ của dung dịch thuần đuợc đưa từ phía sau của van 10FV3022 và dẫn qua bộ lọc cơ học10FL3001 trước khi bị khứ hồi ngược xuống phía dưới của van 10FV3022. Thông thường khoảng 10% lưu lượng dung dịch thuần sẽ đựơc dẫn đến các bộ lọc. Sử dụng các van cầu vận hành bằng tay trên đầu ra của bộ lọc để điều chỉnh lưu lượng, song không vượt quá độ giảm áp cho phép. Rửa bộ lọc cần được thực hiện theo cùng quy cách, sao cho sự thất thoát dung môi là thấp nhất. 3.4.4.Phân tích dòng nguyên liệu ra khoi bình hấp thụ CO2 Việc phân tích thường xuyên phải được thực hiện để xác định :  Hàm lượng CO 2  Khối lượng riêng  Hoạt tính sủi bọt  Hàm lượng amine tổng cộng Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 65  Hàm lượng MDEA và piperazine  Sự hiện diện của các tạp chất như:Fe,Cr,và Ni Những đại lượng này có ảnh hưởng lớn đến công suất hấp thụ của dung dịch. Thành phần của các dung dịch giàu, thuần và bán thuần phải như sau: Thành phần theo khối lượng Dung dịch thuần Dung dịch bán thuần Dung dịch giàu CO 2 0,3 5,4 7,6 CO 0 0 1ppm H2 0 0 16ppm N2 0 0 40ppm CH4 0 0 1ppm Ar 0 0 <1ppm MDEA 37,6 35,0 34,4 Piperazine 3,0 2,8 2,7 H 2 O 59,1 56,8 55,4 3.4.5.C©n b»ng n­íc trong b×nh hÊp thô CO2: C©n b»ng n­íc trong c«ng ®o¹n t¸ch CO 2 phải được giám sát, do sự pha loãng của dung dịch sẽ làm giảm khả năng hấp thụ và do đó tăng lượng CO 2 thứa đầu ra. Tăng hàm lượng nước có thể được phát hiện thông qua việc phân tích dung dịch thường xuyên hoặc bằng cách tăng mực chất lỏng trong bình flash tháp ấp 10V3001. Theo thiết kế, cân bằng nước trong công đoạn tách ở mức thiếu hụt một chút. Điều này có nghĩa là một lượng nước nhỏ phải được bổ sung vào một cách liên tục. Điểm bổ sung nước được đặt ở trên đỉnh của tháp hấp thụ 10T3002, nhờ đó, khí công nghệ đi ra Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 66 được rửa và sự thất thoát dung dịch do cuốn theo khí và do bay hơi được giảm thiểu. Dòng nước bổ sung nên có lưu lượng khoảng 894 (980) kg/h. Cân bằng nước bị chi phối bởi nhiệt độ và áp suất của các dòng khí đi vào và đi ra khỏi hệ thống. Nếu hàm lượng nước tăng lên, các thao tác sau đây cần được xem xét: Giảm nhiệt độ khí công nghệ tại đầu vào của tháp hấp thụ bằng cách tăng công suất trong bộ trao đổi nhiệt 10E3002 và/hoặc 10E3005.  Thải nước từ đầu ra của bình 10V3003 của hệ thống. Tuy nhiên, cần ghi chú rằng điều này sẽ dẫn đến những thất thoát amines. Nếu hàm lượng nước giảm xuống, các thao tác sau đây cần được xem xé : Tăng nhiệt độ khí công nghệ tại đầu vào của tháp hấp thụ bằng cách giảm công suất của bộ trao đổi nhiệt 10E3002 và/hoặc 10E3005 được cung cấp bởi đường bypass  Tăng lưu lượng nước rửa đến đỉnh tháp 10T3002. 3.4.6. Hiện tượng cuốn CO2 vào trong khí công nghệ. Việc cuốn theo CO 2 từ đỉnh của tháp hấp thụ 10T3002 được cho biết nhờ điểm phân tích trực thuyến 10AI3021 và/hoặc bằng sự tăng nhiệt độ trong bình mêtan hoá. Phản ứng trong bình mêtan hoá là phản ứng toả nhiệt mạnh, nó có thể dẫn đến sự rối loạn nhiệt độ (khoảng 600C cho 1%mol CO 2 ). CO 2 dư ở dòng ra cần được giám sát một cách cẩn thận: nếu nó tăng lên, cần thiết phải thực hiện các thao tác sau đây: Kiểm tra tốc độ tuần hoàn của dung dịch, nhiệt độ và Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 67 điều chỉnh nếu cần thiết. Giảm tải khí công nghệ trên tháp hấp thụ bằng cách xả phía trứơc qua van 10HV3022. Kiểm tra áp suất trong công đoạn tái sinh và điều chỉnh nhờ bộ điều khiển 10PIC3015 nếu cần thiết. Bắt đầu phun dung dịch chống sủi bọt (nếu nghi ngờ tạo bọt độ giảm áp thông qua lớp vật liệu packing cần đựơc kiểm tra ). Hoặc nếu tất cả những thứ khác đều thất bại, ngừng máy công đoạn mêtan hoá. Một lượng dư CO 2 lớn trong dòng ra có thể do tốc độ tuần hoàn chất lỏng không đủ và/hoặc do quá trình tái sinh chất xúc tác dung môi không đầy đủ. Kiểm tra các điều kiện của quá trình, ví dụ tốc độ tuần hoàn, cân bằng năng lượng, nhiệt độ và áp suất. Nếu các điều kiện vận hành vào khoảng bình thường, phân tích các mẫu khí công nghệ lấy từ đầu ra của phần đáy tháp hấp thụ  Hiên tượng cuốn CO 2 vào phần trên đỉnh Nếu sự cuốn theo CO 2 được phát hiện là xảy ra chỉ ở phần trên đỉnh của tháp hấp thụ, phân tích dung dịch thuần. Tải CO 2 quá cao trong dung dịch thuần có thể do có vấn đề ở tháp chưng cất. Kiểm tra cân bằng năng lượng, sự vận hành của nồi đun và tốc độ tuần hoàn. Kiểm tra nồng độ CO 2 trong tháp chưng cất và giảm áp để xác định sự phân phối không đồng đều có thể xảy ra. Nếu tải CO 2 trong dung dịch thuần gần với mức thiết kế, vấn đề có thể là do quá trình truyền khối không đầy đủ trong phần đỉnh của tháp hấp thụ. Xác định hàm lượng piperazine, amine và MDEA tổng cộng. Kiểm tra độ giảm áp và xác định để xác định sự phân phối không đồng đều có thể xảy ra. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 68  Hiện tượng cuốn CO2 vào ở phần đáy Nếu việc cuốn CO 2 được thực hiện ở phần đáy của tháp hấp thụ, phân tích dung dịch bán thuần. Tải CO 2 quá lớn trong dòng bán thuần có thể do có vấn đề ở bình tách thấp áp. Kiểm tra áp suất, độ giảm áp và cân bằng năng lượng (ví dụ nhiệt từ tháp chưng cất). Nếu tải CO 2 dưới hoặc gần với mức thiết kế, vấn đề có thể là do quá trình truyền khối trong phần đáy không đủ. Xác định hàm lượng piperazine, amine và MDEA tổng cộng. Kiểm tra độ giảm áp và nồng độ để xác định sự phân phối không đồng đều có thể xảy ra. Hiện tượng tạo bọt trong bình hấp thụ CO2 Sự sủi bọt có thể xảy ra trong các tháp và các bình tách. Sự sủi bọt được phát hiện nhờ sự gia tăng bất thường của độ giảm áp qua các lớp vật liệu packing đi kèm theo hiện tượng các dòng khí không đủ độ tinh khiết cần thiết. Biện pháp đối phó ngay lập tức là một lượng nhỏ dung dịch chống sủi bọt được thêm vào đến các tháp và các bình tách đang có vấn đề. Sủi bọt là do sự nhiễm bẩn, hoặc do các hạt hoặc do tenside. Nhiễm bẩn do các hạt có đặc điểm là có phản ứng yếu với các chất chống sủi bọt và không có sủi bọt sau khi lọc. Nhiễm bẩn do tenside có đặc điểm là có hoạt tính tạo bọt sau khi lọc và có phản ứng mạnh mẽ đến chất chống tạo bọt. Nhiễm bẩn do các hạt có thể xảy ra do quá trình lọc ở dòng phụ (side stream) không đủ. Việc phân tích tấm lọc cần được thực hiện để xác định nguồn gốc nhiễm bẩn. Các hạt có thể có nguồn gốc từ việc làm sạch không kỹ càng, hoặc chúng có thể là các hạt bụi chất xúc tác từ các bình phản ứng phía trước hoặc từ các sản phẩm do ăn mòn. Điều tra để xác định nguyên nhân và sau đó đưa ra các biện pháp đối phó thích hợp. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 69 Nếu sự sủi bọt là do tenside, xác định chúng bằng cách phân tích dùng môi và khí đầu vào. Tenside có thể là sản phẩm phụ phía trên tháp hấp thụ hoặc ở trong chính dung môi. Một ví dụ của điều này là do các sản phẩm thoái hoá được tạo thành trong dung môi do nhiệt độ đường ống quá cao trong nồi hơi 10E3002 (tối đa la 1750C). Trong một số ít trường hợp, tenside có thể là dầu nhờn từ một trong các máy động trong công đoạn tách CO 2 . Nguyên nhân của sự sủi bọt không phải là vấn đề đáng bàn, điều quan trọng là đưa ra ngay biện pháp đối phó đối với nguồn bọt. 3.4.7.Sự thất thoát chất hoà tan (dung môi MDEA). Nếu sự thất thoát dung môi được phát hiện, nguyên nhân có thể nhất là do rò rỉ, ví dụ từ các phân bịt kín của bơm, đầu nối mặt bích , van… Nếu không có sự rò rỉ nào được tìm thấy, sự thất thoát có thể là do bay hơi hoặc cuốn theo vào dòng khí công nghệ từ tháp 10T3002 hoặc dòng CO 2 thành phẩm. Nếu dung môi bị thất thoát cùng với khí thành phẩm, dòng nước rửa đến các khay trên đỉnh của tháp hấp thụ phải được kiểm tra Cũng để giảm thiểu sự thất thoát dung môi, một điều quan trọng là bộ lọc dòng phụ (side stream filter) trên đỉnh của tháp hấp thụ cần phải được kiểm tra. Và cũng để giảm thiểu sự thất thoát dung môi, một điều quan trọng là bộ lọc dòng phụ phải được rửa theo đúng quy cách. Nguyên nhân rất có thể của thất thoát theo dòng khí là do thiết bị tách sương tại đỉnh của các bình tương ứng bị khiếm khuyết hoặc hư hỏng. Vì lý do này, các thiết bị tách sương này phải được kiểm tra thường xuyên. Sự thất thoát theo dòng khí cũng có thể là do lưu lượng dòng khí qúa lớn đi qua các thiết bị tách sương. Tuy nhiên, một dòng khí với lưu lượng quá nhỏ đi qua thiết bị tách sương cũng có Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 70 thể là nguyên nhân của sự thất thoát kiểu này. 3.4.9.Hiện tượng ăn mòn trong bình hấp thụ CO2 Dung môi MDEA không có tính ăn mòn, không cần thêm chất chống ăn mòn vào dung môi này. Tuy nhiên, sự ăn mòn các phần của thép cacbon có thể xảy ra nếu hàm lượng amine tổng cộng đạt xuống mức rất thấp, do độ pH trong dung môi, khi được nạp với CO 2 có thể rất thấp. Cracking ăn mòn stress (SCC) cổ điển đối với thép không rỉ gây ra bởi clorit trong dung môi cũng có thể xảy ra. Tuy nhiên hai trường hợp này hiếm xảy ra và chưa từng được thấy trong các nhà máy . Ăn mòn do xói mòn có thể được tìm thấy trong các phần thép cacbon do vận tốc chất lỏng cao hoặc do các chất lỏng flasing. Hiện tượng này có thể xảy ra đặc biệt tại các khúc cua của ống hoặc các điểm nơi mà áp suất của chất lỏng được giảm một cách đáng kể. Điều này đã được quan tâm đến trong khi thiết kế, nếu các hướng dẫn vận hành được tuân thủ, sẽ không có những vấn đề như thế này xảy ra. Việc phân tích dung môi sẽ cho thấy hiện tượng ăn mòn, do nó cho thấy các thông số về hàm lượng Fe , Cr, và hoặc Ni trong dung dịch cao một cách bất thường. 3.4.10.Hiện tượng ứng suất cơ học trong bình hấp thụ CO2 Một lượng lớn chất lỏng được tuần hoàn liên tục trong công đoạn tách CO 2 . Những dòng này mang theo một lượng lớn động năng và cần phải cẩn thận trong việc xử lý điều này theo cung cách an toàn như sau: Việc mở hoặc đóng quá nhanh các van có thể gây hư hỏng đến các thiết bị (va chạm thuỷ lực). Kiểm tra rằng các đường ống được xiết chặt một cách an toàn với các vật nâng đỡ tai mọi lúc. Sự rung động gây ra Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 71 bởi sự thay đổi hướng dòng chảy và đặc biệt bởi việc tách chất lỏng sẽ có khuynh hướng nới lỏng các bu lông của đường ống. Chú ý đặc biệt đến các đường ống từ 10E3001 đến tháp 10T3001 và đường ống từ 10V3002 đến 10V3001. Hơn nữa, tuốcbin thuỷ lực 10HT3001, cần được kiểm tra thường xuyên tương thích với những hướng dần của nhà cung cấp thiết bị. 3.4.10.Chỉ tiêu công nghệ.  Thiết bị hấp thụ CO 2 10T3002 Lưu thể Nhiệt độ 0C Ap suất (bar) Lưu lượng Dòng khí công nghệ vào 75 27,5 199980Nm3/h Dòng khí công nghệ ra 50 27,2 161780 Nm3/h Dòng nước nóng rửa khí 132 894kg/h Dòng nghèo MDEA vào 50 331tấn/h Dòng bán nghèo MDEA vào 73,4 1825tấn/h Dòng dịch giàu MDEA ra 82,3 2228 tấn/h  Thiết bị tái sinh MDEA 10T3001 Lưu thể Nhiệt độ 0C Ap suất (bar) Lưu lượng Dòng khí CO 2 ra 90,7 0,27 17826 Nm 3/h Dòng nghèo MDEA ra 112 331 tấn/h Dòng bán nghèo MDEA vào 102 356 tấn/h  Thiết bị tách khí áp suất thấp 10V3001 Lưu thể Nhiệt độ 0C Ap suất (bar) Lưu lượng Dòng khí CO 2 ra 72,4 0,27 Dòng bán nghèo MDEA ra 73,4 2181 tấn/h Dòng MDEA vào 82 2227 tấn/h Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 72 Dòng nước ngưng thu hồi 45 6476kg/h Dòng khí từ 10T-3001 vào 90,7 0,34 17826 Nm3/h  Thiết bị tách khí áp suất cao 10V3002 Lưu thể Nhiệt độ 0C Ap suất (bar) Lưu lượng Dòng khí CO 2 ra 82 5,5 1172 Nm 3/h Dòng dịch MDEA vào 82,3 5,9 2228 tấn/h Dòng MDEA ra 82 2227 tấn/h  Thiết bị gia nhiệt cho tháp tái sinh 10E3002 Nhiệt độ dòng khí công nghệ vào (0C) 158 Áp suÊt dßng khÝ c«ng nghÖ (bar) 28,2 L­u l­îng dßng khÝ c«ng nghÖ (Nm3/h) 256307 NhiÖt ®é dßmg khÝ c«ng nghÖ ra (0C) 134  ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt gi÷a dßng dÞch MDEA ra vµ vµo thiÕt bÞ t¸i sinh 10E3001 NhiÖt ®é dßng MDEA b¸n nghÌo vµo (0C) 73,4 NhiÖt ®é dßng MDEA b¸n nghÌo vµo (0C) 1022 NhiÖt ®é dßng MDEA nghÌo vµo (0C) 256307 NhiÖt ®é dßng MDEA b¸n nghÌo ra (0C) 82,6  ThiÕt bÞ lµm l¹nh dßng dÞch MDEA nghÌo b»ng n­íc lµm l¹nh 10E3003 NhiÖt ®é dßng MDEA nghÌo vµo (0C) 75,8 NhiÖt ®é dßng MDEA b¸n nghÌo ra (0C) 50  ThiÕt bÞ lµm l¹nh dngf nghÌo b»ng BFW10E3004 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 73 NhiÖt ®é dßng MDEA nghÌo vµo (0C) 82,6 NhiÖt ®é dßng MDEA b¸n nghÌo vµo (0C 75,8 NhiÖt ®é dßng n­íc cÊp nåi h¬I vµo (0C) 45 NhiÖt ®é dßng n­íc cÊp nåi h¬i ra (0C) 52,2  ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt gi÷a dßng BFW vµ dßng khÝ c«ng nghÖ 10E3005 NhiÖt ®é dßng khÝ c«ng nghÖ vµo (0C) 134 NhiÖt ®é dßng khÝ c«ng nghÖ ra (0C 75 NhiÖt ®é dßng BFW vµo (0C) 52,2 NhiÖt ®é dßng BFW ra (0C) 102  ThiÕt bÞ t¸ch n­íc tõ dßng khÝ c«ng nghÖ 10V3004 NhiÖt ®é dßng n­íc ng­ng thu håi tõ phÇn metan ho¸ vµo(0C) 43,3 L­u l­îng thu håi (kg/h) 75636 NhiÖt ®é dßng khÝ c«ng nghÖ ra (0C) 52,275 L­u l­îng n­íc ng­ng ra (kg/h) 10274,5 NhiÖt ®é n­íc ng­ng ra (0C) 74,6  ThiÕt bÞ lµm l¹ng dßng khÝ CO 2 để tách nước 10E3006 Nhiệt độ dòng khí CO 2 vào ( 0C) 72,4 Nhiệt độ dòng khí CO 2 ra (0C) 45  ThiÕt bÞ t¸ch vµ thu håi n­íc ng­ng tõ dßng khÝ CO 2 10V3003 Nhiệt độ dòng khí ra (0C) 45 Ap suất dòng khí ra (bar) 0,18 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 74  Thành phần khí vào và ra khỏi công đoạn hấp thụ CO 2 Vị trí Vào 10T3002 Khí ra 10T3002 Khí ra 10V3002 Khí ra 10V3003 Đ/vị Khí Nm 3 /h Mol% Nm 3 /h Mol% Nm 3 /h Mol% Nm 3 /h Mol% H2 117509 59,55 117101 72,70 350 32,12 45 N2 41979 21,27 41889 26,01 71 6,52 7 0,02 CO 453 0,23 452 0,28 1 0,12 CO2 35829 18,16 81 0,05 663 60,89 35014 99,85 Ar 505 0,26 505 0,31 CH4 1048 0,53 1044 0,65 4 0,35 H2 O 58993 708 83 3073  Hệ thống bơm và turbine thuỷ lực - Bơm 10P3001A và turbine thuỷ lực 10HT3001: + Công suất : 10P3001A : 1830Kw/h 10HT3001 : 730Kw/h  Hệ thống dầu bôi trơn: - Sau thiết bị lọc 10P3001A/FL1 A/B: Nhiệt độ đầu (0C) 49 Áp suÊt ®Çu (bar) 2,5 L­u l­îng (lÝt/phót) 58 - Tíi b«i tr¬n trôc b¬m : NhiÖt ®é (0C) 49 Áp suÊt (bar) 1,5  B¬m 10P3001B : + C«ng suÊt : 1830 Kw/h + HÖ thèng giµu b«i tr¬n : Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 75 - Sau thiÕt bÞ läc 10P3001 A/FL1 A/B NhiÖt ®é ®Çu (0C) 48 Áp suÊt ®Çu (bar) 2,5 L­u l­îng (lÝt/phót) 50 - T¬i b«i tr¬n trôc b¬m : NhiÖt ®é (0C) 49 Áp suÊt (bar) 1,5  B¬m 10P3002A/B - C«ng suÊt : 560 Kw/h  B¬m 10P3003A/B C«ng suÊt (kw/h) 80 Áp suÊt ®Çu hót (bar) min 2,21 bar,max 6,3bar Áp suÊt ®Çu ®Èy (bar) 4,69 L­u l­îng b¬m (m3/h) 437 Tèc ®é (rpm) 1450 HiÖu suÊt (%) 83,4 NhiÖt ®é (0C) 73  B¬m 10P3004A/B L­u l­îng dßng (m3/h) 11 Áp suÊt ®Çu hót (bar) min 0,39 bar, max 3,9bar Áp suÊt ®Çu ®Èy (bar) 4,56 Tèc ®é (rpm) 2900 HiÖu suÊt (%) 33,8 NhiÖt ®é (0C) 73  B¬m 10P3005 vµ 10P3007 : Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 76 L­u l­îng b¬m (m3/h) 60 Áp suÊt ®Çu hót (bar) min 0,01bar, max 0,25bar Áp suÊt ®Çu ®Èy (bar) 5,06 Tèc ®é (rpm) 2925 HiÖu suÊt (%) 67,1 NhiÖt ®é (0C) 27 3.5.QUÁ TRÌNH MÊTAN HOÁ. 3.5.1.Mô tả thiết bị Stt Ký hiệu thiết bị Tên thiết bị Số lượng 1 10R3001 Thiết bị mêtan hoá 1 2 10E3011A/B Thiết bị trao đổi nhiệt khí-khí 2 3 10E3012 Thiết bị làm lạnh khí công nghệ bằng nước 1 4 10V3011 Thiết bị tách nước cuối cùng 1 5 P7005A/B Bơm nước ngưng từ 10V3011 2 6 MP7005A/B Mô tơ của bơm nước ngưng từ 10V3011 2 3.5.2.Mô tả công nghệ tổng quát:  Quá trình công nghệ: Khí đã loại CO2 Khí đi tổng hợp Amôniắc Tháp Mêtan hóa 10-R-3001 Tháp tách khí lần cuối 10-V-3001 Condensate SƠ ĐỒ 7: CÔNG ĐOẠN MÊTAN HÓA Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 77 Dòng khí công nghệ đã được loại bỏ khí CO 2 từ tháp hấp thụ 10T3002 (dòng khí sạch) có nhiệt độ 500C, tới thiết bị trao đổi nhiệt 10E3011A/B (đây là thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng khí sạch và dòng khí tinh chế ra khỏi thiết bị mêtan hoá 10R3001), nhiệt độ của dòng khí sạch ra được nâng lên tới 2930C. Một phần khí sạch này được đưa đi gia nhiệt tại thiết bị gia nhiệt 10E2001 (thuộc phần reforming ), sau đó quay về trộn với dòng khí chính để nâng nhiệt dòng này lên đến 3000C trước khi vào thiết bị mêtan hoá. Đây là một quá trình mà các loại cacbon oxit dư sẽ được chuyển hoá thành metan. Mêtan đóng vai trò như một khí trơ trong chu trình tổng hợp amôniắc. Ngược lại, các hợp chất chứa oxy như cacbon oxit (CO và CO 2 ) là cực kỳ độc hại đối với chất xúc tác tổng hợp amôniắc. Nhờ phản ứng mêtan hoá toả nhiệt nên nhiệt độ dòng khí công nghệ ra khỏi thiết bị mêtan hoá (dòng khí tinh chế) trong điều kiện vận hành bình thường là 3180C. Sau thiết bị trao đổi nhiệt 10E3011A/B nhiệt độ của dòng khí tinh chế là 74,40C, dòng khí tinh chế được làm lạnh tới 430C bằng thiết bị làm lạnh bằng nước 10E3012 và tách nước ngưng tụ tại thiết bị 10V3001. Sau đó, dòng khí tinh chế được đưa tới máy nén tổng hợp, phần nước ngưng tụ trong thiết bị10V3011 đựơc bơm P7005A/B đưa tới 10V3004. Quá trình mêtan hoá xảy ra trong bình mêtan hoá 10R3001 và các phản ứng liên quan là những phản ứng ngược của phản ứng reforming : CO + 3H 2  CH 4 + H 2 O + Q CO 2 + 4H 2  CH 4 + H 2 O + Q Phản ứng mêtan hoá bắt đầu ở nhiệt độ 2100C. Đây là phản ứng xảy ra trên bề mặt của chất xúc tác, trong pha khí, toả nhiệt, giảm thể tích, diễn ra thuận lợi khi nhiệt độ thấp, áp suất cao, Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 78 và ít hơi nước. Các đại lượng có tính chất quyết định đến các phản ứng mêtan hoá bên cạnh hoạt tính chất xúc tác còn có nhiệt độ, áp suất và hàm lượng hơi nước trong khí công nghệ. Hoạt tính của xúc tác quyết định đến các điều kiện cân bằng của phản ứng và hiệu suất của quá trình mêtan hoá. Hoạt tính của chất xúc tác tăng nhiệt độ tăng, nhưng nếu nhiệt độ tăng quá cao sẽ làm giảm tuổi thọ của chất xúc tác và giảm độ chuyển hoá của phản ứng. Do đó, khi vận hành nên khống chế nhiệt độ khoảng từ 2800C đến 3200C tuỳ thuộc vào hoạt tính chất xúc tác và thành phần khí công nghệ. Công suất và lưu lượng ( khí mêtan hoá ) đi qua bộ gia nhiệt trim 10E3011 được điều chỉnh nhờ van bướm, vận hành bằng tay trên đường bypass qua bộ gia nhiệt trim. Tốt nhất, tín hiệu đầu ra nên nằm trong khoảng từ 50-55%. Trong trường hợp này, công suất và lưu lượng đi qua bộ gia nhiệt trim sẽ là tối thiểu Sự gia tăng nhiệt độ trong bình mêtan hoá phụ thuộc vào hàm lượng CO và CO 2 trong khí đi ra khỏi tháp hấp thụ CO 2 . Nhiệt độ tăng lên khoảng 600C cho 1% mol CO 2 và 73 0C cho 1% mol CO. Trong hầu hết các trường hợp, sự gia tăng nhiệt độ quá cao trong bình mêtan hoá là do sự giảm hiệu suất tách CO 2 . Do đó, nếu có sự bất thường xảy ra trong công đoạn chuẩn bị khử trước đó, và nhiệt độ bình mêtan hoá có khuynh hướng vượt quá 4500C, bình mêtan hoá cần phải được cô lập. Thêm vào đó, bình mêtan hóa cần được giảm áp thông qua van cục bộ 10HV3031, điều này sẽ tạo ra dòng ngược của khí công nghệ để tránh quá nhiệt trong bình mêtan hoá và chất xúc tác do phản ứng của CO và CO 2 ở trong các đường ống phía trước. Nếu việc ngâm lâu dài là cần thiết, bình mêtan hoá và các đường ống phía trước cần được trao đổi bằng một dòng ngược bằng Nitơ. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 79 Nhiệt độ đầu vào của bình mêtan hoá 10R3001 được thiết kế là 3000C tại lúc khởi động. Khí ra khỏi thiết bị mêtan hoá thông thường chứa bé hơn 10ppm CO và CO 2 , nhiệt độ tăng qua lớp xúc tác thông thường nằm trong khoảng 200C tương ứng với nhiệt độ đầu ra khoảng 3200C.Bộ trao đổi nhiệt khí-khí 10E3011 làm lạnh khí được tinh lọc đến khoảng 74 0C. Khí sau đó được dẫn đến bộ làm lạnh cuối cùng 10E3021 và bộ tách khí cuối cùng 10V3011, nơi mà nước ngưng tụ được tách khỏi khí công nghệ. Mực nước trong bình tách khí cuối cùng 10V3011được điều khiển bởi 10LIC3039. Mực chất lỏng quá cao trong bình 10V3011 sẽ ngắt an toàn khoá liên động của công đoạn mêtan hoá. Sự ngắt an toàn khoá liên động này sẽ tránh các nguy cơ chất lỏng được đưa đến máy nén tổng hợp, làm hỏng máy nén. Các điểm phân tích trực tuyến đối với H 2 và CO+CO 2 được lắp đặt phía sau của bình tách khí cuối cùng để giám sát khí make-up đi đến chu trình tổng hợp. Trong khởi động hoặc nếu nhóm an toàn khoá liên động của chu trình bình metan hoá bị ngắt, khí công nghệ được thải một cách tự động thông qua van điều khiển áp suất 10PV3037 được đặt tại đầu ra của bình tách khí cuối cùng. Từ thiết bị tách khí cuối cùng khí nguyên liệu cho tổng hợp amôniắc được đưa đến máy nén khí tổng hợp. Khí sau khi tinh chế chứa N 2 ,H 2 với một lượng nhỏ khí trơ như Ar và CH 4 là khoảng 1,3%mol. Tỷ lệ thích hợp của H 2 và N 2 sẽ phụ thuộc vào việc cụm thu hồi hydro (HRU) có làm việc hay không. Nếu HRU không được đưa vào vận hành, tỷ lệ là gần 3:1. Nếu HRU được đưa vào vận hành tỷ lệ được điều chỉnh sao cho tỷ lệ H 2 : N 2 trong khí tổng hợp sau khi thêm hydro thu hồi được sẽ là 3:1. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 80  Chất xúc tác. Bình mêtan hoá 10R3001 có một lớp xúc tác loại PK-7R. Chất xúc tác PK-7R là loại xúc tác Niken chứa khoảng 27% niken có các đặc điểm sau :  Tên thương mại : PK-7R  Lích thước : 6 Extrudate  Lưu lượng chất xúc tác mà thiết bị yêu cầu : 20,4 m3  Lưu lượng chất xúc tác được cung cấp vào thiết bị: 21m2m3 Thành phần theo thể tích các chất chứa trong chất xúc tác : Thành phần Ni NiO Al2O3 % 25-30 1-5 60-70 Chất xúc tác PK-7R có đặc điểm là giống như chất xúc tác reforming nghĩa là chất xúc tác Niken trên chất mang ceramic. Nhưng phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều so với xảy ra trong reformer, nên chất xúc tác phải rất hoạt tính ở nhiệt độ thấp, trái lại đặc tính xúc tác ở nhiệt độ cao hơn là không quan trọng lắm. Nhiệt độ trong chất xúc tác được đo lường tại bốn mức khác nhau nhằm giám sát một cách chắc chắn profile (hệ thống) nhiệt độ ổn định. Nếu có sự gia tăng dột biến lượng CO hoặc CO 2 đến bình mêtan hoá do công đoạn chuyển hoá CO hoặc công đoạn tách CO 2 hoạt động không đúng chức năng nhiệt độ trong bình metan hoá sẽ gia tăng đột biến và có thể vượt quá nhiệt độ thiết kế của bình mêtan hoá. Nhằm tránh điều này bốn công tắc nhiệt độ cao nhằm ngắt nhóm an toàn khoá liên động IS-6 được lắp đặt bên trong chất xúc tác. Chất xúc tác thiết bị mêtan hoá được tiền khử và không cần phải khử trong giai đoạn ban đầu của quá trình khởi động. Khi Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 81 xác định nhiệt độ vận hành, cần phải lưu ý rằng tuổi thọ của chất xúc tác sẽ ngắn hơn tại nhiệt độ cao và sẽ rất nguy hiểm tại nhiệt độ cao vì sự gia tăng nhiệt độ do sự tràn CO 2 có thể xảy ra. Chất xúc tác mêtan hoá không đựơc phép tiếp xúc với nhiệt độ lớn hơn 4200C trong một khoảng thời gian dài. Nếu chất xúc tác tiếp xúc với không khí tại nhiệt độ lớn hơn 800C nó sẽ bị oxy hoá. Chính vì lẽ đó nếu cần thiết phải để không khí tiếp xúc với chất xúc tác, thì ta cho một phần qua bộ trao đổi nhiệt khí-khí 10E3011A/B và đi tắt qua đối với bộ trao đổi nhiệt trim 10E211. Điều này được thực hiện bằng cách giảm điểm cài đặt của bộ điều khiển nhiệt độ nhằm làm lạnh chất xúc tác với tốc độ 400C/h. Khi tất cả nhiệt độ đã gần hoặc dưới 2000C, thay thế khí công nghệ bằng nitơ và làm lạnh chất xúc tác xuống dưới 400C. Sau đó nitơ có thể được thay thế dần dần bằng không khí. Không được trao đổi bằng hơi nước ngoại trừ chất xúc tác đang có ý định tháo ra. Chất xúc tác rất nhạy cảm với các hợp chất lưu huỳnh và clo. Hơi nước không có mặt của hydro sẽ oxy hoá chất xúc tác và do đó không đươc dùng trong quá trình gia nhiệt, làm lạnh hoặc trao đổi. Hơn nữa, chất xúc tác không đựơc phép tiếp xúc với hơi nước ngưng tụ, vì điều này có thể gây nên sự phân rã . Sự giảm tính hoạt hoá có thể do những 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 (công đoạn MDEA) làm hàm lượng CO cao bất thường gây nên sự gia tăng nhiệt độ cao trong lớp xúc tác . Khi chất xúc tác trở nên già cỗi, nó sẽ mất dần hoạt tính điều này có thể được bù trừ bằng cách tăng nhiệt độ. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 82 Hoạt hoá chất xúc tác được thức 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 hoạt hoá phải ở mức thấp nhất có thể, tốt nhất là dưới 1%mol CO+ CO 2 nhằm giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ lớp xúc tác. 3.5.3.Chỉ tiêu công nghệ.  Công đoạn mêtan hoá 10R3001 Lưu thể Nhiệt độ 0C Ap suất (bar) Lưu lượng Dòng khí sạch vào 300 26,6 161780Nm3/h Dòng khí tinh chế ra 318 25,5 Dòng khí tinh chế ra khỏi 10V3011 43 25,5 159924Nm3 /h Nước ngưng 43,3 636kg/h Đầu ra 10E3011A/B 74,4 25,5 Đầu ra 10E3012 43 25,5  Thành phần khí vào và ra khỏi công đoạn mêtan hoá Vị trí Khí ra 10T3002 Khí ra 10V3011 Khí Đ/ v Nm3/h Mol% Nm3/h Mol% H2 117101 72,70 115423 72,41 N2 41889 26,01 41889 26,28 CO 452 0,28 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 83 CO2 81 0,05 Ar 505 0,31 505 0,32 CH4 1044 0,65 1576 0,99 H2 O 708 531 KẾT LUẬN Sau hai tháng thực tập tại nhà máy Đạm Phú Mỹ, vừa tìm hiểu, quan sát thực nghiệm nhà máy, vừa tham khảo tàI liệu em đã có cáI nhìn sơ lược về nhà máy Đạm Phú Mý như sau : 1.Đã hiểu khá rõ về dây chuyền công nghệ cũng như điều kiện nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác… hoạt động của quá trình tinh chế khí ở nhà máy Đạm Phú Mỹ. 2.Dây chuyền tận thu nhiệt của nhà máy rất hiệu quả trong việc đun nống, làm nguội khí quá trình của quá trình tổng hợp, tránh lãng phí, thất thoát, do đó cũng góp phần tiết kiệm một khoản chi phí không cần thiết cho nhà máy. 3.Hệ thống thu gom khí liên hoàn,hiệu quả, không chỉ đảm bảo khí cho quá trình mà còn tận dụng khí đốt (flue gas) để sản suất điện cho quá trình hoạt động của nhà máy và điện để bán trên thị trường thu lời cho nhà máy. NgoàI ra, nguồn khí này còn được sử dụng để phục vụ cho sinh hoạt của công ty như nấu nướng… MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................. 1 LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................. 2 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ ........................................... 4 1.1.Nguồn gốc hình thành khí ...................................................................... 4 a.Giai đoạn biến đổi sinh học ....................................................................... 4. b.Giai đoạn biến đổi hóa học ........................................................................ 5 c.Giai đoạn di chuyển tích tụ tạo thành mỏ ................................................... 5 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 84 1.2.Phân loại khí ........................................................................................... 5 a.Phân loại theo nguồn gốc hình thành khí ................................................... 5 b.Phân loại theo hàm lượng hydrocacbon ..................................................... 7 c.Phân loại theo hàm lượng khí axit ............................................................. 7 1.3.Tính chất hoá lý của hydrocacbon .......................................................... 8 1.4.Các thông số tới hạn ............................................................................... 9 1.5.Giới hạn cháy nổ .................................................................................... 10 1.6.Nhiệt cháy .............................................................................................. 11 1.7.Khả năng đánh lửa .................................................................................. 12 1.8.Các ảnh hưởng của hydrocacbon đến sức khỏe con người ...................... 12 CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ ............................................................................................................... 14 2.1.Sơ lược về khu công nghiệp Phú Mỹ ...................................................... 15 2.2.Sơ lược về nhà máy Đam Phú Mỹ .......................................................... 16 2.2.1.Quy mô công trình ............................................................................... 16 2.2.2.Nguyên liệu ......................................................................................... 16 2.2.3.Sản phẩm của nhà máy ........................................................................ 19 2.2.4.Công nghệ và thiết bị ........................................................................... 20 CHƯƠNG III: CÁC QUÁ TRÌNH TINH CHẾ KHÍ .................................... 24 3.1.Quá trình khử lưu huỳnh......................................................................... 24 3.1.1.Mô tả thiết bị ..................................................................................... 24 3.1.2.Mô tả công nghệ tổng quát .................................................................. 24 3.1.2.1.Hydro hóa các hợp chất lưu huỳnh ................................................... 25 3.1.2.2.Tháp hấp thụ H 2 S ............................................................................. 27 3.1.2.3.Chỉ tiêu công nghệ ............................................................................ 3.2.Công đoạn reforming .............................................................................. 29 3.2.1.Mô tả thiết bị ..................................................................................... 29 3.2.2.Mô tả công nghệ tổng quát .................................................................. 30 3.2.2.1.Reforming sơ cấp.............................................................................. 30 3.2.2.2. Reforming thứ cấp .......................................................................... 32 3.2.2.3.Thu hồi nhiệt thừa ............................................................................ 39 3.2.2.4.Hàm lượng metan dư tại đầu ra của Reforming sơ cấp ...................... 40 3.2.2.5.Tỷ lệ steam/cacbon của Reforming sơ cấp ........................................ 41 3.2.2.6.Hàm lượng không khí thừa ............................................................... 42 3.2.2.7.Chỉ tiêu công nghệ ............................................................................ 43 3.3. Quá trình chuyển hóa CO ...................................................................... 46 3.3.1.Mô tả thiết bị ..................................................................................... 46 3.3.2.Mô tả công nghệ tổng quát .................................................................. 47 3.3.2.1.Chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao ......................................................... 48 3.3.2.2. Chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp ....................................................... 50 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 85 3.3.2.3.Thu hồi nhiệt thừa ............................................................................ 55 3.3.2.4. Chỉ tiêu công nghệ ........................................................................... 55 3.4.Công đoạn thấp thụ CO 2 ........................................................................ 56 3.4.1.Mô tả thiết bị ....................................................................................... 56 3.4.2.Mô tả công nghệ tổng quát .................................................................. 59 3.4.3.Tuần hoàn dung dịch hấp thụ MDEA .................................................. 62 3.4.4.Phân tích dòng nguyên liệu ra khỏi bình hấp thụ CO2 .......................... 64 3.4.5.Cân bằng nước trong bình hấp thụ CO2 ............................................... 65 3.4.6.Hiện tượng lôi cuốn vào trong công nghệ ............................................ 66 3.4.7.Hiện tượng tạo bọt trong bình thấp thụ CO2......................................... 67 3.4.8.Hiện tượng thất thoát chất hòa tan trong bình hấp thụ CO2 .................. 68 3.4.9.Hiện tượng ăn mòn trong bình hấp thụ CO2 ......................................... 69 3.4.10.Hiện tượng ứng suất cơ học trong bình hấp thụ CO2 .......................... 70 3.4.11.Chỉ tiêu công nghệ ............................................................................. 70 3.5.Công đoạn metan hóa ............................................................................. 75 3.5.1.Mô tả thiết bị ..................................................................................... 75 3.5.2.Mô tả công nghệ tổng quát .................................................................. 76 3.5.3.Chỉ tiêu công nghệ ............................................................................... 81 Két luận Phụ lục TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1.Phan Tử Bằng, giáo trình hoá lý, nhà suất bản giao thông vận tải, Hà Nội, 1997. 2.Phan Tử Bằng, giáo trình công nghệ lọc dầu, nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, 2002. 3.Phan Tử Bằng, giáo trình hoá học dầu mỏ và khí tự nhiên, nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà Nội, 1998 4.Nguyễn Thị Minh Hiền, Công nghệ ché biến khí tự nhiên và khí đồng hành, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2004 5.Các quy trình vận hành của nhà máy đam Phú Mỹ. 6.Operating manual, PetroVietNam,Phu My Fertilize project. 7. 8. 9.Operating mantual Vol1, Vol2, Vol3, Vol4, Vol5, Vol6, Vol7, Vol8, Vol9 10. Instruction Manual P-3001 B1/3 11. Instruction Manual P-3001 B2/3 12 .Instruction Manual P-3002A/ B3/3 13 .Instruction Manual P-3002A/ B1/3 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 86 14. Instruction Manual P-3002A/ B2/3 15. Instruction Manual P-3002A/ B3/3 16. Operating mantual K-2001A1 17. .Operating mantual K-2001A2 18. Operating mantual K-2001C 19.Amonia PFD-P&ID, As-Build, June 20th 2004 20. . Operating mantual : Amonia a Production & Power Steam Generation Vol1, Vol2. 21. Program manual for Audy 8620M Amonia Plant Simulation Program Rev.1 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 87 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 88 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 89 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 90 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 91 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 92 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 93 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 94 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 95 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 96 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 97 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 98 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 99 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 100 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Trường Đại học Mỏ - Địa chất 101