Tài liệu Báo cáo kiến tập tổng hợp nh3 tại nhà máy đạm hà bắc

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Mạnh , người đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian kiến tập và quá trình làm báo cáo. Em rất biết ơn thày giáo chủ nhiệm và các thày cô trong khoa Công Nghệ Hóa đã truyền đạt cho em vốn kiến thức quý giá để em có thể hoàn thành tốt bài báo cáo kiến tập này. Em cũng xin cảm ơn các cô, chú, anh, chị, trong Công ty TNHH một thành viên Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc đã nhiệt tình hướng dẫn chỉ bảo em trong quá trình kiến tập. Trong quá trình làm báo cáo kiến tập này, mặc dù em đã cố gắng rất nhiều nhưng do chưa có nhiều kinh nghiệm về chuyên môn nên khó tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để bản báo cáo này của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 22 tháng 09 năm 2011 Sinh viên Dương Văn Tư Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa LỜI NÓI ĐẨU Đạm Urê là một loại phân bón không thể thiếu đối với ngành nông nghiệp trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Trong khi đất nước ta là một nước nông nghiệp, nhu cẩu về các loại phân bón là rất lớn. Urê là một trong những loại phân bón hóa học có ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Ngoài ra, Urê còn được ứng dụng trong một số lĩnh vực khác như: trong sản xuất thuốc trừ cỏ, trong công nghiệp thực phẩm và một số lĩnh vực khác. Nhà máy phân đạm Hà Bắc là nhà máy sản xuất phân đạm đầu tiên của Việt Nam với công suất thiết kế 10 vạn tấn/ năm. Qua nhiều năm sản xuất với việc áp dụng các điều kiện tối ưu, cải tạo dây chuyền công nghệ đến nay nhà máy phân đạm Hà Bắc đa sản xuất được với sản lựong 18 vạn tấn/ năm. Cùng với nhà máy phân đạm Hà Bắc, hiện nay đã có thêm nhà máy đạm Phú Mỹ ( tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu), nhà máy đạm Cà Mau. Tuy nhiên, với nhu cầu hang năm về đạm Urê của Việt Nam khoảng 2.5 ÷ 3 triệu tấn/ năm thì việc sản xuất đạm trong nước mới chỉ đáp ứng được 1/3 nhu cầu. Việc đưa nhà máy đạm Ninh Bình vào hoạt động và dự án mở rộng thêm dây chuyền 32 vạn tấn của nhà máy đạm Hà Bắc trong thời gian tới dự kiến sẽ đáp ứng được 70% nhu cầu đạm của cả nước. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Phần 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1. Lịch sử hình thành và phát triển của công ty 1.1. Lịch sử hình thành: Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc nguyên là nhà máy sản xuất phân đạm đầu tiên của Việt Nam, mang tên nhà máy phân đạm Hà Bắc và nay là công ty trách nhiệm hữu hạn (TNHH) một thành viên phân đạm và hóa chất Hà Bắc, là một thành viên trực thuộc tổng công ty hóa chất Việt Nam. Trụ sở công ty tại phường Thọ Xương, thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang. Công ty TNHH một thành viên phân đạm và hóa chất Hà Bắc chịu sự quản lý của nhà nước, trực tiếp là bộ công nghiệp. Nhà máy phân đạm Hà Bắc ra đời vào những năm 60 của thế kỷ XX. Lịch sử của nhà máy có thể tính từ ngày 18/02/1959 khi chính phủ Việt Nam ký với chính phủ Trung Quốc hiệp định về việc chính phủ Trung Quốc giúp Việt Nam xây dựng nhà máy phân đạm. Đầu năm 1960 nhà máy phân đạm đầu tiên của Việt Nam được khởi công xây dựng trên mảnh đất 4 ha thuộc xã Thọ Xương, cách thị xã Bắc Giang về phía Bắc 1 km ( nay thuộc phường Thọ Xương, thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang). Sau 5 năm xây dựng, nhà máy đã hình thành với tổng số 130 công trình. Ngày 03/02/1965, khánh thành phân xưởng nhiệt điện. Ngày 19/05/1965 phân xưởng tạo khí đã khí hóa than thành công và đã sản xuất được khí than để làm nguyên liệu sản xuất NH 3 . Ngày 01/06/1965, xưởng cơ khí đi vào hoạt động. Trong những năm kháng chiến chống sự phá hoại của không quân Mỹ tại miền Bắc Việt Nam, phân xưởng nhiệt điện chuyển thành nhà máy nhiệt điện Hà Bắc, bám trụ sản xuất phục vụ kinh tế và quốc phòng; trong khi xưởng cơ khí chuyển thành nhà máy cơ khí hóa chất Hà Bắc sơ tán lên Lạng Giang; khu hóa tháo dỡ thiết bị đưa trở lại Trung Quốc. Đầu năm 1973, nhà máy được khôi phục, xây dựng và mở rộng. Trước đây sản xuất đạm amôn nitrat (NH 4NO3) nay chuyển sang sản xuất Urê (NH2)2CO có chứa 46.6% nitro với công suất 6÷ 6.5 vạn tấn NH 3/ năm, 10÷ 11 vạn tấn Urê/ năm. Ngày 01/05/1975, chính phủ Việt Nam đã tiến hành hợp nhất nhà máy nhiệt điện Hà Bắc, nhà máy cơ khí hóa chất Hà Bắc và các phân xưởng hóa để thành lập nhà máy phân đạm Hà Bắc. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa  TÊN GỌI QUA CÁC THỜI KỲ: Ngày 10/10/1988, nhà máy đổi tên thành xí nghiệp liên hiệp phân đạm và hóa chất Hà Bắc. Ngày 13/02/1993, nhà máy đổi tên thành công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc. Ngày 20/06/2006, nhà máy chuyển đổi thành công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên phân đạm và hóa chất Hà Bắc. Sản phẩm chính của công ty là phân đạm Urê, ngoài ra công ty còn sản xuất các sản phẩm khác như CO 2 lỏng và rắn, NH3 lỏng, Oxy, than hoạt tính. Sản lượng qua các năm gần đây: STT Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Sản lượng Urê (tấn/năm) 98.970 107.141 148.196 162.268 161.795 173.533 183.677 181.433 196.611  CÁC DANH HIỆU CAO QUÝ Năm 1996: Công ty được chủ tịch nước tặng Huân chương Lao Động hạng hai. Năm 2005: Công ty được Chủ tịch nước tặng Huân chương Lao động hạng nhất. Năm 2008: Công ty được thủ tướng Chính Phủ tặng cờ thi đua. Mười một cá nhân và đơn vị được Chủ tịch nước tặng Huân chương Lao động hạng ba. 1.1. Các sản phẩm chính của Công ty. 1.3.1. Phân đạm Urê Sản phẩm được áp dụng hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 9001:2000; Đạt huy chương vàng tại các Hội chợ quốc tế hàng Công nghiệp Việt Nam; Giải bông lúa vàng, Huy chương vàng Hội chợ Nông nghiệp Quốc tế Cần Thơ; Huy chương vàng Hội chợ Quốc tế Công nghiệp Hoá chất Việt Nam; Huy chương vàng Hội chợ Công nghiệp Quốc tế Việt Nam; Cúp vàng Nông nghiệp Việt Nam và "Hàng Việt Nam chất lượng cao" do người tiêu dùng bình chọn. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội CÔNG DỤNG CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG SẢN LƯỢNG Khoa Công Nghệ Hóa - Trong nông nghiệp: Dùng làm phân bón cho cây trồng. - Trong công nghiệp: Dùng sản xuất chất dẻo, keo dán, nhựa tổng hợp, vécni và một số dược phẩm ... - - Hàm lượng Biuret Hàm ẩm ≤ 0,5% Nitơ ≤ ≥ 46% 1,5% Trên 170.000 tấn/năm 1.3.2. Amoniắc lỏng Sản phẩm đạt Huy chương vàng Hội chợ Kinh tế Quốc dân; Huy chương vàng Hội chợ Quốc tế hàng Công nghiệp Việt Nam; Giải bông lúa vàng, Huy chương vàng Hội chợ Nông nghiệp Quốc tế Cần Thơ; Huy chương vàng Hội chợ Quốc tế Công nghiệp Hoá chất Việt Nam; Huy chương vàng Hội chợ Công nghiệp Quốc tế Việt Nam và Cúp vàng Nông nghiệp Việt Nam. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội CÔNG DỤNG Khoa Công Nghệ Hóa - Dùng trong công nghệ lạnh và công nghiệp hoá chất. CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG - Hàm lượng NH3 ≥ 99.9% - Hàm lượng H2O ≤ 0.1% - Hàm lượng sắt ≤ 2mg/lít - Hàm lượng dầu ≤ 8mg/lí BAO BÌ - Đựng trong bình thép sơn màu vàng, P=20at, chứa 50; 60; 70 kg/bình; hoặc chứa trong Stéc. - Không nạp NH3 lỏng đầy quá 80% thể tích thiết bị chứa. - Phương tiện vận chuyển phải có mái che, thành xe chắc chắn. - Không chở lẫn người và các vật BẢO QUẢN VẬN CHUYỂN liệu dễ cháy. Bình được xếp ở tư thế đứng một lượt. Giữa các bình phải có đệm lót. Bốc xếp nhẹ nhàng. Không để sản phẩm ở nơi có nhiệt độ cao. SẢN LƯỢNG - Trên 100.000 tấn/năm 1.3.3. CacbonDioxit lỏng, rắn Chất lượng đã được kiểm định. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Thiết bị sản xuất CO2 CO2 rắn sản xuất thành các dạng kích thước khác nhau đựng trong thùng xốp. Cơ cấu tổ chức quản lý hiện tại Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Phần 2 NỘI QUY AN TOÀN LAO ĐỘNG A. Quy trình kỹ thuật an toàn cấp 1 1- Mọi cán bộ công nhân viên chức trước khi vào làm việc không được uống rượi, bia và phải được nghỉ ngơi thoả đáng. 2- Phải thực hiện nghiêm chỉnh mọi chế độ nội quy của Công ty, Xưởng, phân Xưởng. 3- Cấm đi lại lung tung, phải mặc quần áo thao tác gọn gàng, có đầy đủ trang bị phòng hộ lao động. 4- Không tự ý đóng mở, thao tác, sử dụng các máy móc, thiết bị không phải phạm vi mình quản lý, chấp hành nghiêm kỷ luật, lao động, cấm ngủ gật, không có nhiệm vụ không được vào Xưởng cũng như nơi làm việc. 5- Cấm hút thuốc lá và những việc gây ra tia lửa, khi cần phải làm đầy đủ các thủ tục mới được phép dùng lửa. 6- Chấp hành nghiêm chỉnh các quy trình thao tác và các quy trình kỹ thuật an toàn, biết cách xử dụng các loại mặt nạ. Làm việc trên cao từ 3 m trở lên phải đeo dây an toàn, túi đựng dụng cụ. 7- Không phải công nhân điện, không được sửa chữa các thiết bị về điện. 8- Cấm đứng ở nơi có khí độc tụ lại, không đứng ở những nơi đang phóng( xả) khí độc. 9- Cấm đi lại và đứng ở những nơi đang cẩu vật lên cao, gần thiết bị đang chuyển động, nơi đang xì dò, nơi đang thử áp các thiết bị, nơi đang xảy ra sự cố. 10- Biết xử dụng các trang thiết bị cứu hoả, biết số điện thoại của bộ phận cứu hoả. 11- Cấm phơi quần áo, để vật dễ cháy trên đường ống thiết bị có nhiệt độ cao. 12- Khi xảy ra sự cố, không đựơc hoảng sợ bỏ chạy, khi xảy ra sự cố nhanh chóng tìm cách xử lý và báo cáo các đơn vị liên quan biết. 13- Những bộ phận chuyển động, hướng có tiếp xúc phải có bảo hiểm. 14- Khi đào đất phải được phép của phòng Cơ khí, phòng ĐĐLTĐH, Phòng KTCN. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa B. Quy trình an toàn cấp II 1- Công nhân đi ca phải chấp hành mọi quy định về an toàn của Công ty, phải ghi chép đầy đủ, trung thực các số liệu khống chế ghi vào báo biểu. 2- Tích cực học tập tham gia các hoạt động về an toàn. 3- Công nhân mới vào làm việc phải được học và kiểm tra sát hạch hợp cách về an toàn 3 cấp. 4- Khi vào các thùng, tháp để sửa chữa phải được phân tích khí độc hợp cách và có người bảo vệ thì mới được tiến hành làm việc. 5- Khi thao tác sửa chữa các đường dịch NH 3 phải xả hết áp, trao đổi để đuổi hết khí độc mới tiến hành sửa chữa sau khi đã có phiếu phân tích hợp cách. 6- Khi vận hành các thiết bị chuyển động nghiêm cấm không được mang găng tay, tóc phải cuốn gọn, đội mũ. 7- Không được hút thuốc lá trong Xưởng, không được tùy tiện dùng lửa, khi cần phải có giấy cho phép. 8- Mọi công nhân phải nắm được nơi để dụng cụ cứu hoả, mặt nạ phòng độc v.v... nhớ số điện thoại của trạm cấp cứu và cứu hoả để liên hệ khi cần thiết. 9- Trong sản xuất phải đề phòng bỏng dịch Urê, hơi nước, chú ý các chất độc hại sau: NH3 phải < 0,02 mg/l. - CO2 phải < 0,1 %V. H2S phải < 0,01 mg/l. CO phải < 0,03 mg/l. 10- Khi làm việc ở trên cao 3m trở lên (nơi có khí độc hại) phải đeo dây an toàn. 11- Công tác sửa chữa các van và thiết bị quan trọng của Xưởng phải được ghi chép vào hồ sơ cẩn thận, phải nắm vững tình hình vận hành, kiểm tra định kỳ đề phòng sự cố xảy ra. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Lưu đồ công nghệ trong công ty Xưởng tạo khí Làm sạch khí Khử H2S thấp áp Máy nén 6 cấp I II III IV V VI NH3 200at Chuyển hóa CO Khử H2S trung áp Khử CO2 Dương Văn Tư H2, N2 Tổng hợp NH3 Khử vi lượng bằng dd đồng Tổng hợp Urê CO2 200at Nén CO2 Lớp Hóa 3K4 Urê (NH2)2CO Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Phần 3 XƯỞNG TỔNG HỢP NH3 SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH CHUNG: Làm sạch khí Khử H2S thấp áp Máy nén 6 cấp I II III IV V VI H2, N2 Tổng hợp NH3 Chuyển hóa CO Khử vi lượng Khử H2S trung áp Khử CO2 NHIỆM VỤ CỦA PHÂN XƯỞNG Nhiệm vụ của Xưởng Amoniac là tiếp nhận khí than ẩm từ Xưởng Tạo khí, tinh chế làm sạch khí nguyên liệu, tổng hợp amoniac (NH 3) cho quá trình tổng hợp đạm ure, đồng thời thu hồi khí CO 2 cho quá trình tổng hợp ure và sản xuất CO2 lỏng, rắn. Một nhiệm vụ quan trọng của phân xưởng tổng hợp NH3 là tinh chế khí.Trong khí than ẩm, ngoài các thành phần cần cho tổng hợp NH 3 như N2, H2, còn kèm theo rất nhiều tạp chất hóa học, cơ học khác như: khí Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa CO, CO2, CH4, Ar, H2S, COS, lưu huỳnh hưu cơ, tro bụi và dầu mỡ. Trừ CH4 và Ar được phóng không tại cương vị tổng hợp NH3, còn các thành phần khác đều phải loại bỏ tại khâu tinh chế khí vì chúng làm ảnh hưởng tới xúc tác cũng như quá trình tổng hợp NH 3. Bằng cách khử vi lượng đồng, một lượng nhỏ CO, CO2, H2S được khử xuống mức vi lượng: CO + CO2 < 20 PPm, còn H2S < 1 PPm. Hỗn hợp khí N2, H2 tương đối thuần khiết được đưa tới làm khí nguyên liệu cho cương vị tổng hợp NH3. Công đoạn tinh chế khí bao gồm: • Khử H2S trong khí than ẩm ( khử thấp áp). • Biến đổi CO. • Khử H2S trong khí biến đổi (khử trung áp). • Khử CO2. CO2 thu hồi có độ tinh khiết ≥ 98%, nhiệt độ ≤ 400C được đem đi làm khí nguyên liệu cho tổng hợp Urê và sản xuất CO2 lỏng, rắn. Khâu khử khí H2S trong khí than ẩm có hệ thống thu hồi S, lưu huỳnh thành phẩm được dùng cho một số nghành công nghiệp khác. Sau đây chúng ta sẽ tỡm hiểu chi tiết vế từng cương vị sản xuất của phân xưởng. 1. Cương vị hấp thụ H2S thấp áp 1.1. Khái niệm chung. Trong khí nguyên liệu sản xuất từ than đá, có một lượng nhất định hợp chất lưu huỳnh mà chủ yếu là H 2S. Ngoài ra còn có một số hợp chất lưu huỳnh hữu cơ như CS2, COS, thioalcohol, thio-phene (C4H4S),…hàm lượng lưu huỳnh hữu cơ chỉ khoảng 8 ÷ 10% so với lưu huỳnh vô cơ. Hợp chất lưu huỳnh trong khí nguyên liệu không những gây ăn mòn đường ống, thiết bị mà còn làm ngộ độc xúc tác tổng hợp NH 3 (xúc tác trong tổng hợp NH3 yêu cầu hàm lượng trong khí vào tháp rất nhỏ, dưới 1ppm). Ngoài ra hợp chất lưu huỳnh còn làm hỏng dung dịch khử CO2. Vì vậy phải tìm cách khử lưu huỳnh trong khí nguyên liệu. Quá trình loại bỏ tạp chất lưu huỳnh gọi tắt là “quá trình khử lưu huỳnh”. Có nhiều phương pháp khử lưu huỳnh, căn cứ vào trạng thái của chất khử ta có thể chia ra làm 2 phương pháp: khử lưu huỳnh kiểu khô và khử lưu huỳnh kiểu ướt. Khử S kiểu khô: Dùng chất khử lưu huỳnh ở trạng thái rắn như bột Fe2O3, than hoạt tính để khử H2S lượng nhỏ và hợp chất lưu huỳnh hữu cơ trong khí nguyên liệu. Ưu điểm của phương pháp này là vừa khử lưu huỳnh hữu cơ và lưu huỳnh vô cơ được. Độ tinh khiết cao, có thể khử lưu huỳnh xuống dưới 1PPm. Nhưng nhược điểm là chỉ khử được khí có hàm Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa lượng H2S thấp. Chất khử khó tái sinh, thường sau khi đã hấp thụ bão hòa H2S thì thải bỏ, gây ô nhiễm môi trường. Khử S kiểu ướt: Chủ yếu sử dụng để khử H2S trong khí nguyên liệu, còn hợp chất lưu huỳnh ở dạng hữu cơ thì khó khử. Dựa vào tính chất phản ứng khác nhau giữa chất lỏng và H2S mà phương pháp này chia làm 3 loại: - Phương pháp hấp thụ hóa học: +Phương pháp trung hòa: sử dụng dung dịch kiềm yếu làm chất hấp thụ. Dung dịch khử thường dùng là etanol amin, nước NH 3, natri cacbonat. +Phương pháp ôxy hóa kiểu ướt: Cũng dùng dung dịch kiềm yếu để hấp thụ H2S trong khí nguyên liệu. Những phương pháp ôxy hóa kiểu ướt chủ yếu thường dùng là: antrakinol disulphat natri, sunphat mangan axit salisilic -hydroquinon, naphthoquinone và phương pháp dung dịch keo tananh,… -Phương pháp hấp thụ vật lý: Khử bỏ S theo phương pháp này dựa vào tác dụng hòa tan vật lý của chất hấp thụ với hợp chất sunfua. Khi tăng nhiệt độ lên, áp suất giảm xuống. Hợp chất sunfua thoát ra ngoài làm chất hấp thụ được tái sinh (quá trình nhả hấp thụ). Chất hấp thụ thường dùng là dung môi hữu cơ: metanol polythylene, glycols dimethylther, cacbonat alkyl. - Phương pháp hấp thụ vật lý hóa học: Quá trình khử bỏ S bằng dung dịch hỗn hợp sunfonat - mono ethanol amin. 1.2. Cơ chế phản ứng của keo Tananh. 1.2.1. Thành phần dung dịch hấp thụ. + Keo Tananh (hay còn gọi là keo thuộc da) được chiết suất từ thực vật có chứa nhiều tananh như: cây chay, si, sắn, củ nâu,… đem nghiền nhỏ, ngâm nước, lọc. Là hợp chất có chứa rất nhiều gốc OH¯ +Na2CO3 là chất hấp thụ chủ yếu, hay còn gọi là chất xúc tác trong quá trình hấp thụ H2S. +NaVO3 là chất ức chế chống tạo kết tủa V-O-S , là chất chống gây ăn mòn thiết bị. 1.2.2. Cơ chế phản ứng. Dung dịch sôđa hấp thụ H2S tạo thành hợp chất hydrosunfua Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 (1) Trong pha lỏng, hợp chất hydrosunfua kết hợp với vadini natri tạo thành muối piro vanadat mang tính khử, đồng thời S nguyên tố được tách ra. 2NaHS + 4NaVO3 + H2O = Na2V4O9 + 4NaOH +2S (2) Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa V4O9¯ mang tính khử, kết hợp với Tananh ở trạng thái ôxi hóa tạo thành Tananh ở trạng thái khử, còn V+4 chuyển thành V+5 mang tính ôxi hóa. Na2V4O9 + 2Tananh oxh + 2NaOH = 4NaVO3 +2Tananh khử (3) Trong tháp tái sinh, Tananh dạng khử bị O2 của không khí tạo thành Tananh dạng ôxi hóa: Tananh khử + O2(kk) = Tananh oxh + H2O (4) Lượng Na2CO3 tiêu hao ở phản ứng (1) được bù đắp bởi lượng NaOH tạo thành ở phản ứng (2). NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O (5) Trong dung dịch, tốc độ NaHS bị tananh ôxi hóa rất chậm nhưng bị NaVO3 ôxi hóa rất nhanh. Vì vậy khi cho thêm NaVO 3 vào dung dịch thì tốc độ phản ứng diễn ra nhanh. Na2V4O9 sinh ra ở phản ứng (2) có thể không bị O2 của không khí ôxi hóa trực tiếp, nhưng lại bị tananh ở dạng ôxi hóa ôxi hóa ngay lập tức. Còn tananh ở dạng khử thì có thể bị O 2 của không khí ôxi hóa trực tiếp để tái sinh. Cho nên trong quá trình hấp thụ loại bỏ lưu huỳnh, Na2CO3 đóng vai trò là chất hấp thụ, còn tananh đóng vai trò là chất mang O2. Khi trong khí có chứa nhiều O2, CO2, HCN,… còn có thể xảy ra các phản ứng phụ sau: 2NaHS +2O2 = Na2S2O3 + H2O Na2CO3 + CO2 +H2O = 2NaHCO3 Na2CO3 + 2HCN = 2NaHCN + H2O + CO2 NaCN + S = NaCNS 2NaCNS + O2 = Na2SO4 + CO2 + SO2 + N2 Các phản ứng trên đều làm tiêu hao cấu tử có lợi cho quá trình hấp thụ là Na2CO3, làm giảm khả năng hấp thụ H2S của dung dịch. Vì vậy trong sản xuất cần cố gắng hạ thấp nồng độ HCN và O 2 trong khí nguyên liệu. 1.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ 1.3.1.Thành phần dung dịch 1.3.1.1. Trị số pH của dung dịch. Nâng cao trị số pH của dung dịch sẽ có thể tăng nhanh tốc độ hấp thụ H2S.Song nếu pH của dung dịch quá cao, lượng CO 2 bị hấp thụ nhiều dẫn đến dễ tách tinh thể kết tinh NaHCO3, đồng thời làm giảm tốc độ phản ứng giữa muối vanadat và hydro sunfua, đồng thời làm tăng nhanh tốc độ hình thành muối Na2S2O3. Nếu như hàm lượng CO2 trong khí nguyên liệu cao, tăng trị số NaHCO3/Na2CO3 trong dung dịch sẽ tăng và trị số pH của dung dịch sẽ giảm. Lúc đó có thể tháo bớt một phần dung dịch và bổ xung một lượng dung dịch mới. 1.3.1.2.Hàm lượng NaVO3 Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Tăng nồng độ NaVO3 sẽ tănh nhanh tốc độ oxy hóa, nếu nồng độ NaVO3 thấp quá mà nồng độ HS- tăng sẽ dễ tạo thành kết tủa V-O-S, còn làm tăng tốc độ phản ứng tạo thành Na2S2O3. 1.3.2. Keo Tananh. Tananh càng nhiều thì O2 mang vào được càng nhiều trong quá trình tái sinh và phản ứng oxy hóa vanadi càng triệt để hơn. Song lượng Tananh mang vào nhiều quá sẽ ảnh hưởng đến nồng độ của các thành phần khác. 1.3.3. Áp suất Trong điều kiện áp suất tăng có thể nâng cao được năng lực sản xuất của thiết bị và giảm bớt được dịch tuần hoàn, nâng cao được độ sạch của khí công nghệ. Nhưng hấp thụ ở áp suất cao thì độ hòa tan của O 2 trong dung dịch cũng tăng lên và làm tăng tốc độ phản ứng phụ, phản ứng không thuận lợi cho công đoạn khử H2S. 1.3.4.Nhiệt độ. Nâng cao nhiệt độ có thể tăng nhanh được tốc độ phản ứng hấp thụ và tái sinh, nhưng ở nhiệt độ cao phản ứng phụ tạo thành Na 2S2O3 cũng tăng nhanh. Mặt khác nếu nhiệt độ thấp quá tốc độ tái sinh rất chậm ,S sinh ra rất mịn khó cho việc tách thu hồi. 1.3.5. Tỷ lệ khí/dịch: Tăng tỉ lệ khí /dịch thì lượng tuần hoàn dung dịch tăng vì vậy nâng cao được độ làm sạch của thể khí và ngăn ngừa tạo thành V-O-S nhưng dẫn đến tiêu hao năng lượng. 1.3.6. Không khí dùng tái sinh và thời gian tái sinh : Mục đích: -Khôi phục dạng khử của keo Tananh về dạng oxy hóa. -Làm cho S huyền phù tạo thành bọt nổi lên trên bề mặt dung dịch, thuận lợi cho công đoạn thu hồi S tiếp theo. -Đóng vai trò làm thúc đẩy quá trình nhả khí CO 2 ra khỏi dung dịch. -Thời gian lưu của dung dịch trong tháp tái sinh càng lâu càng tốt, song kích thước thiết bị lại lớn. 1.4. Mục đích, ý nghĩa làm việc của cương vị. Cương vị này dùng dung dịch tananh để khử bỏ H2S trong hỗn hợp khí than ẩm từ thiết bị lọc bụi điện tới. Sau khi rửa H2S, hàm lượng H2S trong khí than còn lại 100 ÷ 150 mg/m3, đi vào máy đoạn I của máy nén để tăng áp và đưa đi biến đổi CO. Dung dịch sau khi hấp thụ được đưa đi tái sinh thu hồi lưu huỳnh làm sản phẩm phụ và được khôi phục khả năng hấp thụ, tuần hoàn lại để sử dụng. 1.5. Thiết bị quản lý và lưu trình công nghệ. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 1.5.1. Thiết bị quản lý và các ký hiệu. Tên Thiết Bị TT Ký hiệu Số lượng Tháp hấp thụ H2S kiểu đệm. + Ф = 3.220 x 10; H = 33700, +Đệm nhựa Polypropylen 100 x 100 x 3,5; mđệm= 5040 Kg; Hđệm = 6500 x 2=13000 mm 262 2 Tháp phân ly khí dịch kiểu tấm xoáy 263 1 Máy quạt khí than 261 5 Tháp tái sinh kiểu Tuy-e 268 1 Bơm dung dịch tuần hoàn và các thiết bị phụ trợ 266 4 Bơm dung dịch giàu đi tái sinh 366 3 Máy nén không khí và các thiết bị phụ trợ 273 2 265 3 - 1 267 1 Thùng chứa dung dịch giàu, nghèo Thùng điều chế dung dịch và bơm bổ sung Bộ gia nhiệt dung dịch 0 1 Toàn bộ đường ống, van, đồng hồ đo các thiết bị kể trên và các thủy phong trong cương vị. 1.5.2. Lưu trình công nghệ: * Lưu trình khí: Khí than ẩm từ két khí sau khi qua hệ thống lọc bụi điện để tách các hợp chất cơ học, qua hệ thống quạt khí than đi vào phần đáy của tháp hấp thụ 262-A,B; đi lên qua các tầng đệm và tiếp xúc với dung dịch Tananh dội từ trên đỉnh tháp xuống. Khí than sau khi khử H2S đi qua bộ phận tách bọt trên đỉnh tháp và đi ra khỏi tháp hấp thụ. Khí lúc này được đưa qua thiết bị phân ly khí-dịch kiểu tấm xoáy để tách mù Tananh bị cuốn theo trước khi đưa sang đoạn I của máy nén 667. Lúc này lượng H 2S giảm xuống còn 100 ÷ 150 mg/m3. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Khí than ẩm sau khi được khử H2S thấp áp được đi qua thủy phong vào cấp I của máy nén 667, qua thiết bị làm lạnh, phân ly, hãm xung I rồi vào cấp II. Phải cho khí đi qua thiết bị hoãn xung vì khí đi ra khỏi đoạn I là không liên tục. Khí tiếp tục qua thiết bị làm lạnh, phân ly II rồi vào cấp III của máy nén. Khi khí đi qua mỗi cấp của máy nén thì áp suất cũng như nhiệt độ của hỗn hợp khí tăng lên. Để giữ nhiệt độ của khí không cao quá người ta làm lạnh bớt khí trước khi đưa vào cấp nén tiếp theo. Hỗn hợp khí tiếp tục đi vào thiết bị làm lạnh, hãm xung, phân ly. Lúc này khí than ẩm có áp suất P = 2,1 MPa, nhiệt độ t < 400C được đưa đi khử CO. * Lưu trình dịch: Dung dịch Tananh sau khi hấp thụ H2S ở tháp hấp thụ 262 được gọi là dung dịch giàu, đi ra ở đáy tháp hấp thụ, qua thủy phong đáy tháp (nhằm tránh sụt áp) rồi đi đến thùng chứa dung dịch giàu (265B); qua bơm tăng áp (366-ABC) rồi qua các bộ Tuy-e phun vào tháp tái sinh. Nhờ áp suất của dung dịch, các bộ Tuy-e tự hút không khí từ ngoài trời vào và tạo thành hỗn hợp dịch-khí. O2 trong không khí giúp dung dịch được tái sinh. Lưu huỳnh tạo thành theo bọt nổi lên trên, chảy tràn về thùng bọt trung gian (FO301) và được nén bằng không khí tới cương vị thu hồi lưu huỳnh. Dung dịch sau khi tái sinh gọi là dung dịch nghèo, qua bộ điều tiết dịch diện chảy về thùng chứa dung dịch nghèo (265-C). Qua bơm 266A,B,C,D, dung dịch nghèo được tăng áp và dội vào đỉnh tháp hấp thụ. 1.6. Chỉ tiêu công nghệ: 1.Thành phần dung dịch: Dương Văn Tư Tổng độ kiềm ≥ 0,4N pH 8,5 ÷ 9,0 Na2CO3 4 ÷ 6 g/l NaHCO3 20 ÷ 36 g/l Tananh 1,5 ÷ 2,0 g/l NaVO3 1,0 ÷ 1,5 g/l Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa VO3¯ Lưu huyền phù ≥ 0,8 g/l huỳnh < 1 g/l Na2S2O3 < 150 g/l Điện vị 160 ÷ 200 mV 2. Thành phần khí. - Nồng độ H2S cửa vào: ≤ 1500 mg/m3 - Nồng độ H2S cửa ra : 100 ÷ 150 mg/m3 3. Lưu lượng: - Lưu lượng khí than ẩm: 8000 ÷ 42000 m3/h - Lưu lượng dịch tuần hoàn: 4. Chiều cao dịch diện: 320 ÷ 480 m3/h. 1/3 ÷ 2/3 5. Nhiệt độ: - Khí vào hấp thụ: 40 ÷ 500C - Dung dịch vào hấp thụ: 40 ÷ 450C 6. Quạt khí than: - Độ rung của gối đỡ trục: < 0,05 mm - Nhiệt độ gối đỡ trục: ≤ 650C - Áp suất cửa vào quạt khí than: > 100 mmH2O - Áp suất cửa ra quạt khí than: 900 ÷ 1500 mmH2O 7. Máy nén không khí: - Áp suất dầu máy nén: > 1,2 kg/cm2 - Áp suất cửa ra đoạn I: 2,2 kg/cm2 Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội - Áp suất cửa ra đoạn II: Khoa Công Nghệ Hóa 8,0 kg/cm2 1.7.Thao tác bình thường cương vị 1.7.1.Chạy máy bình thường (Sau khi ngừng máy ngắn hạn) Chuẩn bị: 1-Kiểm tra kĩ các hạng mục sửa chữa nếu có,việc tháo lắp tấm chắn đảm bảo đúng yêu cầu,các hạng mục sửa chữa phải có biên bản bàn giao cho sản xuất. 2-Kiểm tra các thiết bị công nghệ bơm,quạt khí than..vv…đã ở trạng thái dự phòng,vị trí công tác của các van phải chính xác, độ cách điện mô tơ phải đảm bảo, các đòng hồ đo, hệ thống DCS có đủ điều kiện mở máy và ở trạng thái sẵn sàng vận hành, phòng phân tích đủ điều kiện phân tích và kiểm tra. 3-Thải hết nước ngưng và đưa hơi nước đến trước van bộ gia nhiệt dung dịch.Trước khi nhận hơi nước phải tiến hành sấy đường ống đề phòng trường hợp thủy kích đường ống. 4-Kiểm tra mức dịch diện thùng chứa,dung dich phải đạt 3,5 đến 4 m.Mở van dung dịch vào thùng phân phối dung dịch,van vào của các Tuy-e đến vị trí nhất định. 5-Việc thải hoặc cấp nước thủy phong vượt áp do TTSX chỉ thị. 6-Báo tổ trưởng sản xuất đã làm xong công tác chuẩn bị và sẵn sàng chờ lệnh chạy máy. Trình tự tiến hành: 1-Tiến hành chạy bơm dung dịch nghèo,bơm dung dịch giầu thiết lập dịch diện,tuần hoàn dịch trong hệ thống hấp thụ và tái sinh ổn định. 2-Dùng bộ điều tiết dịch vị tháp tái sinh để khống chế mức chảy tràn của bọt S trên bề mặt dung dịch ở tháp tái sinh,đưa hơi vào bộ gia nhiệt dung dịch,điều chỉnh nhiệt độ dung dịch tháp tái sinh đạt chỉ tiêu quy định. 3-Khởi động quạt khí than đưa khí than vào tháp hấp thụ. 4-Căn cứ vào phụ tải khí than điều chỉnh lượng dịch tuần hoàn phù hợp,điều chỉnh mức dịch ở các thùng chứa theo quy định. Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 5-Phân tích nồng độ H2S trong khí than ẩm ra hệ thống,khi hàm lượng đạt khoảng 120-150 mg/Nm3 là đạt yêu cầu.Thông báo cho ĐĐSX để tiến hành chạy máy các cương vị tiếp theo. 1.7.2.Ngừng máy bình thường 1-Khi nhận được lệnh nhừng máy của TTSX,đóng van cửa ra quat khí than,ấn nút điện ngừng quạt,cắt khí than vào tháp hấp thụ. 2-Ngừng bơm dung dịch giàu,nghèo đẻ ngừng tuần hoàn dung dịch. 3-Nếu ngừng máy để sửa chữa phải tiến hành theo phương án kĩ thuật riêng của đơn vị. 1.7.3.Ngừng máy khẩn cấp 1-Ngừng quạt khí than theo quy trình ngừng hạt. 2-Liên hệ với TTSX,sau đó tiến hành ngừng máy như trường hợp ngừng máy bình thường. 2. Cương vị biến đổi CO 2.1. Mục đích và ý nghĩa làm việc của cương vị. Cương vị này dùng hơi nước cao áp để chuyển hóa CO trong khí than ẩm thành khí CO2 và H2 với sự có mặt của xúc tác Mo- Co trong các lò biến đổi. Khí H2 làm nguyên liệu cho tổng hợp NH 3, còn khí CO2 sẽ được tách ra bằng phương pháp hấp thụ và đưa sang cương vị sản xuất Urê. Khí ra khỏi cương vị là khí biến đổi, có hàm lương CO ≤ 2,0% được đưa qua các cương vị tiếp theo tiếp tục làm sạch thành khí để tổng hợp NH3. 2.2. Khái niệm chung về chuyển hóa CO Trong công nghiệp thường dùng phương pháp chuyển hóa CO bằng hơi nước. Phản ứng chuyển hóa: CO + H2O ↔ H2 + CO2 + Q (1) Cơ chế có thể biểu diễn như sau : Dương Văn Tư Lớp Hóa 3K4