›
›

Đồ án Quá trình tinh chế khí tại Nhà máy đạm Phú Mỹ

pdf 99 trang vanle 2860
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Quá trình tinh chế khí tại Nhà máy đạm Phú Mỹ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_qua_trinh_tinh_che_khi_tai_nha_may_dam_phu_my.pdf

Nội dung text: Đồ án Quá trình tinh chế khí tại Nhà máy đạm Phú Mỹ

  1. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Đồ án tốt nghiệp Quá trình tinh chế khí tại Nhµ m¸y ®¹m Phó Mü 1 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  2. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương LêI C¶M ¥N T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n Nhµ m¸y §¹m Phó Mü ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i ®­îc thùc tËp t¹i Nhµ m¸y. T«i xin c¶m ¬n c¸c kü s­ c«ng t¸c t¹i phßng C«ng NghÖ - Nghiªn cøu vµ Ph¸t triÓn, c¸c c¸n bé c«ng nh©n viªn X­ëng amonia Phßng Ph©n tÝch, phßng tæ chøc vµ kü s­ TrÇn H÷u ViÖt ®· trùc tiÕp h­íng dÉn, cung cÊp tµi liÖu vµ nhiÖt t×nh chØ b¶o, gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh thùc tËp. Và víi lßng biÕt ¬n s©u s¾c, t«i xin ch©n thµnh göi lêi c¶m ¬n tíi c¸c thÇy c« tr­êng §¹i häc má ®Þa chÊt, c¸c thÇy c« trong bé m«n läc ho¸ dÊu khoa dÇu khÝ ®Æc biÖt lµ thÇy NguyÔn Anh Dòng ®· h­íng dÉn vµ gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n nµy. 2 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  3. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Lêi Më §ÇU DÇu khÝ lµ mét nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn v« cïng quý gi¸. C¸c s¶n phÈm cña dÇu ®­îc øng dông trªn tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc tõ cung cÊp nguyªn liÖu, nhiªn liÖu cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp (c«ng nghiÖp ho¸ dÇu, c«ng nghiÖp ®iÖn ) cho ®Õn phôc vô c¸c nhu cÇu d©n dông. §©y lµ mét nguån n¨ng l­îng quan träng, cã thÓ ®¸nh gi¸ kinh tÕ cña mét quèc gia th«ng qua ho¹t ®éng cña ngµnh c«ng nghiÖp n¨ng l­îng nµy. ë ViÖt Nam, dÇu khÝ tuy cßn lµ mét ngµnh c«ng nghiÖp non trÎ nh­ng ®Çy triÓn väng vµ ®· sím kh¼ng ®Þnh ®­îc vÞ trÝ quan träng khi ®ãng gãp mét phÇn lín vµo GDP cña ®Êt n­íc. §¶ng vµ nhµ n­íc kh¼ng ®Þnh:C«ng nghiÖp dÇu khÝ lµ nhµnh c«ng nghiÖp mòi nhän, gãp phÇn thóc ®Èy nÒn kinh tÕ n­íc ta trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ vµ héi nhËp quèc tÕ. TiÒm n¨ng dÇu khÝ cña n­íc ta ®· ®­îc kh¼ng ®Þnh, tuy nhiªn viÖc khai th¸c vµ sö dông nguån tµi nguyªn nµy ch­a ®­îc hîp lÝ. Trong gÇn 10 n¨m khai th¸c dÇu, ta buéc ph¶i ®èt bá 92% l­îng khÝ ®ång hµnh, kh«ng chØ lµm l·ng phÝ mét l­îng lín tµi nguyªn cña ®Êt n­íc mµ cßn g©y « nhiÔm m«i tr­êng. N¨m 2004 nhµ m¸y ®¹m Phó Mü ®­îc ®­a vµo ho¹t ®éng ®· ®¸nh dÊu mét giai ®o¹n míi trong viÖc tËn dông nguån tµi nguyªn nµy. Nhµ m¸y ®¹m Phó Mü sö dông céng nghÖ hiÖn ®¹i cña Haldor Topsoe A/S , §a M¹ch vµ Snamaprogetti S.p.A, Italy, s¶n phÈm thu ®­îc lµ NH3 th­¬ng phÈm, urª vµ ®iÖn. qu¸ tr×nh tinh chÕ 3 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  4. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương khÝ lµ kh«ng thÓ bá qua vµ cÇn ®­îc thùc hiÖn mét c¸ch nghiªm ngÆt bëi nguån nguyªn liÖu ®Çu vµo cña nhµ m¸y chøa nhiÒu c¸c hîp chÊt dÞ nguyªn tè ®éc h¹i ¶nh h­ëng rÊt lãn ®Õn qua tr×nh Ure tuy la nguån s¶n phÈm chÝnh cña nhµ m¸y nh­ng NH3 còng kh«ng thÓ thiÕu trong nhµ m¸y bëi nã kh«ng chØ la nguån nguyªn liÖu chÝnh ®Ó s¶n suÊt Ure mµ nã cßn ®ãng gãp mét phÇn kh«ng nhá vÒ kinh tÕ cho nhµ m¸y. §Ó ®¶m b¶o nguån NH 3 cung cÊp ®ñ n¨ng suÊt vµ chÊt l­îng th× qu¸ tr×nh tinh chÕ lµ kh«ng thÓ bá qua bëi c¸c t¹p chÊt bÞ lÉn trong khÝ sÏ ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn hiÖu qu¶ cña s¶n phÈm, thËm chÝ lµm cho qua tr×nh tæng hîp kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc do ®ã ta cÇn t×m c¸ch lo¹i bá hoÆc h¹n chÕ nh÷ng ¶nh h­ëng xÊu ®ã cña chóng. XuÊt ph¸t tõ thùc tÕ ®ã t«i ®· chän ®Ò tµi: T×m hiÓu qu¸ tr×nh tinh chÕ khÝ cña nhµ m¸y ®¹m Phó Mü bao gồm c¸c c«ng đoạn : Qu¸ tr×nh hydro ho¸ và loại c¸c hợp chất lưu huỳnh. Qu¸ tr×nh reforming Qu¸ tr×nh chuyển ho¸ CO Qóa tr×nh hấp thụ CO 2 bằng MDEA Qóa tr×nh mªtan ho¸. cho ®å ¸n tèt nghiÖp cña m×nh Không khí (để CO2 đi tổng hợp Urê ( 1600 Hõi nýớc Amôniắc Khí tự Vòng Khử Lò Tháp Tháp Tháp thành nhiên tổng Lýu Reformin chuyển tách Mêtan phẩm hợp SÕ ĐỒ 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT AMÔNIẮC Tuy nhiªn do thêi gian vµ tr×nh ®é cßn h¹n chÕ cho nªn trong 4 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  5. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ®å ¸n kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt, kÝnh mong thÇy c« gi¸o, c¸c anh chi vµ c¸c b¹n gãp ý kiÕn ®Ó ®å ¸n ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin c¶m ¬n! Hµ Néi, ngµy th¸ng n¨m 2006 Sinh viªn thùc hiÖn. NguyÔn ThÞ H­¬ng 5 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  6. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Ch­¬ng I : GIíI THIÖU S¥ L¦îC VÒ KHÝ 1.1 Nguån gèc h×nh thµnh dÇu vµ khÝ HiÖn nay chóng ta ch­a biÕt chÝnh x¸c nguån gèc dÇu má vµ khÝ tù nhiªn mµ chØ cã thÓ gi¶i thÝch b»ng c¸c thuyÕt kh¸c nhau.Trong ®ã thuyÕt nguån gèc h÷u c¬ lµ ®­îc nhiÒu ng­êi chÊp nhËn nhÊt . Theo thuyÕt nµy cã lÏ x¸c thùc vËt, ®éng vËt, mµ chñ yÕu lµ c¸c lo¹i t¶o phï du sèng trong biÓn ®· l¾ng ®äng, tÝch tô cïng víi c¸c líp ®Êt ®¸ trÇm tÝch v« c¬ xuèng ®¸y biÓn tõ hµng triÖu n¨m vÒ tr­íc ®· biÕn thµnh dÇu má, sau ®ã thµnh khÝ tù nhiªn. Cã thÓ qu¸ tr×nh l©u dµi ®ã x¶y ra theo ba giai ®o¹n: biÕn ®æi sinh häc bëi vi khuÈn, biÕn ®æi ho¸ häc d­íi t¸c dông cña c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa ho¸ thÝch hîp vµ sù di chuyÓn tÝch tô c¸c s¶n phÈm trong vá tr¸i ®Êt . a. Giai ®o¹n biÕn ®æi sinh häc : X¸c ®éng thùc vËt bÞ ph©n huû bëi c¸c vi khuÈn ­a khÝ,sau ®ã bëi c¸c vi khuÈn kÞ khÝ trong qu¸ tr×nh trÇm l¾ng dÇn trong n­íc biÓn. C¸c albumin bÞ ph©n huû nhanh nhÊt, c¸c hydrocacbon bÞ ph©n huû chËm h¬n. C¸c khÝ t¹o ra nh­ H 2 S, NH 3 , N 2 , CO, CH 4 hoµ tan trong n­íc råi tho¸t ra ngoµi, phÇn chÊt h÷u c¬ cßn l¹i bÞ ch«n vïi ngµy cµng s©u trong líp ®Êt ®¸ trÇm tÝch. Kh«ng gian ë ®ã x¶y ra qu¸ tr×nh ph©n huû sinh häc ®ã gäi lµ vïng vi khuÈn . DÇu má ®ang ®­îc t¹o thµnh ë d¹ng hçn hîp láng cã thÓ Giai ®o¹n biÕn ®æi ho¸ häc : b.Giai ®o¹n biÕn ®æi hãa häc: ¥ giai ®o¹n nµy, vËt liÖu h÷u c¬ cßn l¹i, chñ yÕu lµ c¸c chÊt 6 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  7. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương lipit, nhùa, terpen, axit bÐo, axit humic tham gia c¸c ph¶n øng ho¸ häc d­íi t¸c dông xóc t¸c cña c¸c chÊt v« c¬ trong ®Êt ®¸ ë ®iÒu kiÖn lín hµng tr¨m, thËm chÝ hµng ngh×n atmotphe, ë mét vµi tr¨m ®é b¸ch ph©n. C¸c chÊt v« c¬ kh¸c nhau, ®Æc biÖt lµ c¸c aluminãilicat, cã thÓ ®ãng vai tß xóc t¸c. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi ho¸ häc x¶y ra v« cïng chËm. Cµng xuèng s©u, thêi gian cµng lín, sù biÕn ®æi ®ã cµng x¶y ra s©u xa theo chiÒu h­íng: Hîp chÊt phøc t¹p sinh vËt  hîp chÊt h÷u c¬ ®¬n gi¶n Hîp chÊt th¬m phøc t¹p  hîp chÊt th¬m ®¬n gi¶n  naphten  parafin HC ph©n tö l­îng lín  HC ph©n tö l­îng bÐ Ph¶n øng chñ yÕu x¶y ra trong giai ®o¹n ho¸ häc lµ ph¶n øng cracking, trong ®ã m¹ch cacbon cña ph©n tö chÊt h÷u c¬ bÞ ®øt g·y dÇn. KÕt qu¶ lµ c¸c chÊt h÷u c¬ ®¬n gi¶n h¬n, chñ yÕu lµ c¸c hydrocacbon, sinh ra ngµy cµng nhiÒu. §ång thêi víi viÖc x¶y ra c¸c ph¶n øng cracking ph©n huû ®ã lµ qu¸ tr×nh ng­ng tô, kÕt hîp mét sè chÊt h÷u c¬ t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n võa t¹o thµnh ®Ó t¹o ra c¸c chts h÷u c¬ phøc t¹p h¬n:c¸c chÊt nhùa, asphlten. C¸c chÊt nhùa, asphalten tan kÐm, nÆng h¬n nen phÇn lín bÞ kÕt tña, sa l¾ng, phÇn Ýt cßn l¹i l¬ löng ph©n t¸n trong khèi chÊt láng hydrocacbon sinh ra bëi qu¸ tr×nh cracking. TËp hîp c¸c ph¶n øng ®Þa ho¸ ®ã ®· biÕn dÇn c¸c vËt liÖu h÷u c¬ thµnh dÇu má vµ khÝ tù nhiªn. Nh­ vËy cã thÓ coi khÝ tù nhiªn lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh ph©n huû ho¸ häc cña dÇu má. DÇu má cµng giµ cµng nhÑ ®i, cµng chøa it chÊt phøc t¹p, cµng biÕn nhiÒu thµnh khÝ . c.Giai ®o¹n di chyÓn tÝch tô tao thµnh má : BÞ di c­ tõ chç nµy sang chç kh¸c d­íi t¸c dông vËn ®éng cña vá tr¸i ®Êt. Chóng thÈm thÊu, chui qua c¸c líp ®¸ xèp, chóng ch¶y 7 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  8. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương theo c¸c khe nøt vµ cã thÓ bÞ tËp chung, bÞ gi÷ trng nh÷ng tÇng ®¸ ®Æc khÝt, t¹o ra c¸c tói dÇu mµ ta th­êng gäi lµ c¸c má dÇu. Trong c¸c má dÇu c¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc vÉn tiÕp tôc x¶y ra, dÇu vÉn liªn tôc biÕn thµnh khÝ, t¹o ra c¸c má khÝ. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh dÇu µ khÝ x¶y ra rÊt chËm, kÐo dµi hµng chôc, thËm chÝ hµng tr¨m triÖu n¨m råi vµ vÉn ®ang x¶y ra, do ®ã tuæi cña dÇu má, cña khÝ tù nhiªn lµ rÊt lín. 1.2.Ph©n lo¹i khÝ: a. Ph©n lo¹i theo nguån gèc h×nh thµnh khÝ Theo nguån gèc khÝ khai th¸c, ng­êi ta chia thµnh khi tù nhiªn ( cßn gäi lµ khÝ kh«ng ®ång hµnh) vµ khÝ ®ång hµnh. Cã thÓ cã nh÷ng khÝ phi hydrocacbon nh­ CO2, H2S, N2, He, Ar víi l­îng nhá vµ ®­îc xem lµ t¹p chÊt . * B¶ng 1.1 tr×nh bµy khÝ kh«ng khÝ kh«ng ®ång hµnh lµ khÝ khai th¸c tõ má khÝ, th­êng giµu metan, etan cßn c¸c khÝ kh¸c nh­ propan, butan, pentan cã hµm l­îng Ýt h¬n. * KhÝ ®ßng hµnh lµ khÝ khai th¸c cïng víi dÇu. Khi ë d­íi má, c¸c khÝ nhÑ nh­ metan, etan, propan tan hÇu hÕt trong dÇu. Nh­ng khi khai th¸c lªn ®­îc t¸ch thµnh pha khÝ, khÝ nµy cßn gäi lµ khÝ ®ång hµnh. Trong khÝ ®ång hµnh vµ khÝ kh«ng ®ång hµnh, ngoµi c¸c hydrocacbon cßn ®ång hµnh, b¶ng 1.2 tr×nh bµy thµnh phÇn khÝ ®ång hµnh cña mét sè má ë Nga vµ ViÖt Nam B¶ng 1.1:Thµnh phÇn (%V)mét sè má khÝ kh«ng ®ång hµnh CÊu tö Má Xibªri Ureng«i Lan T©y Lan §á Rång ®«i (Nga) (Nga) (ViÖt Nam) (ViÖt Nam) (ViÖt Nam) C1 99,0 97,9 88,5 93,3 81,41 C2 0,05 0,2 4,3 2,3 5,25 C3 0,01 0,1 2,4 0,5 3,06 C4 0,003 0 0,6 0,1 1,47 8 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  9. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương + C5 0,001 0 1,4 0,2 0,55 N2 0,40 1,5 0,3 1,6 0,08 CO2 0,50 0,3 1,9 1,2 5,64 H2S 0 0 1,0 0 0 B¶ng 1.2:Thµnh phÇn (%V) cña khÝ ®ång hµnh mét sè má CÊu tö Má Quibisep MáVolgagrad MáB¹ch Hæ Má Rång Má Ruby C1 39 39,91 76,25 76,82 76,54 78,02 C2 25,23 8,13 11,87 6,89 10,67 C3 17,72 8,96 5,98 8,25 6,70 C4 5,78 3,54 1,04 0,78 1,74 + C5 1,1 3,33 0,32 0,05 0,38 N2 11,13 1,25 0,50 - 0,60 CO2 0,46 0,83 1,00 - 0,07 H2S 0,35 0 0 - - Nãi chung, vÒ thµnh phÇn ®Þnh tÝnh, khÝ tù nhiªn vµ khÝ ®ång hµnh kh«ng cã g× kh¸c biÖt nhau nhiÒu nh­ng vÒ ®Þnh l­îng th× khÝ kh«ng ®ång hµnh giµu mªtan h¬n, cßn khÝ ®ång hµnh chøa hµm l­îng etan Ýt h¬n nh­ng c¸c khÝ nÆng nh­ etan, propan, butan l¹i cã hµm l­îng lín h¬n.Tuy vËy, thµnh phÇn tr×nh bµy ë b¶ng 1.1 vµ 1.2 cã thÓ thay ®æi theo thêi gian khai th¸c vµ tuú thuéc tõng má vµ nguån gèc h×nh thµnh má. b.Ph©n lo¹i theo hµm l­îng hydrocacbon Theo c¸ch ph©n lo¹i nµy, ng­êi ta th­êng ph©n biÖt khÝ bÐo vµ khÝ gÇy (hay khÝ giµu, khÝ nghÌo). + 3 KhÝ bÐo(khÝ giµu) lµ khÝ cã hµm l­îng C3 50g/m khÝ ë ®iÒu kiÖn 150C vµ 101,3Kpa. + 3 KhÝ gÇy( khÝ nghÌo) lµ khÝ cã hµm l­îng C3 50g/m khÝ ë ®iÒu kiÖn 150C vµ 101,3Kpa. NÕu khÝ thuéc lo¹i khÝ bÐo, ng­êi ta chän c«ng nghÖ thÝch hîp 9 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  10. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương + ®Ó t¸ch C3 thµnh c¸c s¶n phÈm láng(LPG,condensate ). Ng­îc l¹i, nÕu khÝ thuéc lo¹i khÝ gÇy th× sau khi loaÞ bá c¸c t¹p chÊt (nh­ n­íc,CO2,H2S, N2 ) ng­êi ta dïng khÝ lµm nhiªn liÖu cho nhµ m¸y ®iÖn hoÆc ®un nÊu. c. Ph©n lo¹i theo hµm l­îng khÝ axit. Theo c¸ch ph©n lo¹i nµy, ng­êi ta ph©n biÖt khÝ chua vµ khÝ ngät. KhÝ chua lµ khÝ tù nhiªn (hoÆc khÝ ®ång hµnh) ch­¸ hµm 3 l­îng H2S >5,8g/m khÝ ë ®iÒu kiÖn 15C vµ 101,3Kpa hay chøa hµm l­îng CO2>2%V Trong ®ã: khÝ ngät khÝ cã hµm l­îng H2S hay CO2 nhá h¬n quy ®Þnh trªn. NÕu khÝ thuéc lo¹i chua, trong d©y chuyÒn c«ng nghÖ xö lý khÝ ph¶i cã ph©n x­ëng lo¹i bá khÝ axit H2S vµ CO2 (gäi lµ ph©n xuëng lµm ngät khÝ). NÕu khÝ thuéc lo¹i ngät th× kh«ng cÇn ph©n x­ëng nµy. 1.3. TÝnh chÊt ho¸ lý cña hydrocacbon.  .C¸c hydrocacbon trong khÝ lµ hydrocacbon no, nªn tÝnh chÊt cña khÝ lµ tÝnh chÊt cña hydrocacbon no. ¥ ®iÒu kiÖn th­êng c¸c hydrocacbon no rÊt bÒn v÷ng do cÊu tróc cã liªn kÕt C-C vµ C-H kh«ng ph©n cùc hoÆc Ýt ph©n cùc, do ®ã cóng kh«ng ph¶n øng víi axit hoÆc baz¬ m¹nh vµ víi nhiÒu ho¸ chÊt kh¸c. C¸c khÝ hydrocacbon no cã mét sè tÝnh chÊt ho¸ häc sau ®©y: Ph¶n øng halogen ho¸ : R-H + HNO3  R-H + HX Ph¶n øng nitro ho¸: 45O0C R-H + HNO 3  R-NO 2 + H 2 O Ph¶n øng hydro ho¸ c¾t m¹ch: R-H + H-O- SO 3 -H  R-SO 3 -H + H 2 O 10 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  11. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Ph¶n øng nhiÖt ph©n: ' XT ,T ' R-CH 2 - CH 2 -R  R-CH = CH 2 + R -H Ph¶n øng ch¸y: T O R-H + O 2  CO 2 + H 2 O + Q  .C¸c hydrocacbon cã nh÷ng tÝnh chÊt vËt lý chung : KhÝ hydrocacbon kh«ng mµu, kh«ng mïi kh«ng vÞ. V× vËy ®Ó kiÓm tra ®é rß rØ cña khÝ ng­êi ta thªm vµo chÊt t¹o mïi, tuú theo yªu cÇu møc ®é an toµn. ChÊt t¹o mïi th­êng sö dông trong c¸c quy tr×nh kiÓm tra ®é rß rØ cña khÝ mec©ptan. TÝnh tan cña chóng kh«ng gièng nhau, kh«ng trén lÉn víi n­íc vµ ®Ó dµng hoµ tan trong c¸c dung m«i h÷u c¬. §iÓm s«i cña c¸c hydrocacbon no m¹ch th¼nh t¨ng dÇn theo sè nguyªn tö cacbon trong m¹ch.  .Khèi l­îng riªng, tû khèi. Khèi l­¬ng riªng cña khÝ lµ khèi l­¬ng cña mét ®¬n vÞ thÓ tÝch khÝ ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt x¸c ®Þnh. Ng­êi ta th­êng x¸c ®Þnh ë 150C vµ101,3kpa (hay 1atm). Khèi l­îng riªng cña khÝ th­êng kÝ hiÖu lµ  vµ ®¬n vÞ ®o th­êng lµ kg/m3. Tû sè gi÷a khèi l­îng riªng cña a ®èi víi khÝ b ®o ë cïng ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é, ¸p suÊt gäi lµ tû khèi cña A so víi B. Ng­êi ta th­êng chon B lµ kh«ng khÝ, khi ®ã tû khèi cña khÝ A so víi kh«ng khÝ lµ:  A M A d A/ kk = = (1.1)  kk M kk Ma-Khèi l­îng ph©n tö trung b×nh cña khÝ A Mkk- Khèi l­îng ph©n tö trung b×nh cña kh«ng khÝ  ¸p suÊt h¬i b·o hoà, nhiÖt ®é s«i. Mèi quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é s«i vµ ¸p suÊt h¬i b·o hoµ cña mét chÊt láng ®­îc biÓu diÔn b»ng ph­¬ng tr×nhcl©pûon-claucÝu. 11 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  12. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương d ln P 0 = bh (1.2) dT RT 2 Trong ®ã: P – Ap suÊt h¬i b·o hoµ cñachÊt láng ë nhiÖt ®é t(ok) R – h»ng sè khÝ o H bh - Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña chÊt láng o Vì H bh > 0 vaø T > 0 neân aùp suaát hôi baõo hoaø taêng khi nhieät ñoä taêng vaø ngöôïc laïi. 1.4.C¸c th«ng sè tíi h¹n. NhiÖt ®é vµ ¸p suÊt tíi h¹n lµ nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt mµ t¹i ®ã kh«ng cßn sù kh¸c biÖt gi÷a tÝnh chÊt pha láng và pha khÝ (®é nhít, khèi l­îng riªng vµ c¸c tÝnh chÊt lý ho¸ kh¸c ®Òu ®ång nhÊt gi÷a hai pha) Trªn b¶ng 1.3 tr×nh bµy c¸c th«ng sè vËt lý quan träng cña mét sè chÊt B¶ng 1.3: C¸c th«ng sèvËt lý quan träng cña mét sè chÊt Ap suÊt ThÓ tÝch HÖ sè NhiÖt ®é s«i NhiÖt ®é tíi h¹n tíi h¹n tíi h¹n nÐn tíi CÊu tö h¹n 0C 0K 0C 0K Mpa Cm 3 /g C 1 -161,49 111,66 -82,6 190,85 4,61 6,1985 0,288 C 2 -88,67 184,52 32,28 305,43 4,88 4,9126 0,285 C 3 -42,07 231,08 96,67 369,82 4,25 4,568 0,281 nC 4 -0,5 272,65 125,01 425,16 3,80 4,3945 0,274 i C 4 -11,73 261,42 134,98 408,13 3,65 4,5256 0,283 nC 5 36,74 309,07 196,5 169,65 3,37 4,3071 0,262 iC 5 27,872 301,00 187,24 460,39 3,38 4,2759 0,270 C 6 68,74 341,89 234,2 507,35 3,01 4,2559 0,264 C 7 98,43 371,58 267,0 540,15 2,74 4,2572 0,263 C 8 125,67 308,82 295,61 568,76 2,49 4,2372 0,259 C 9 150,79 324,95 321,41 594,56 2,29 4,2010 0,254 C 10 174,12 447,27 344,4 617,5 2,10 4,1885 0,275 N 2 -159,8 77,36 -149,9 126,26 3,40 3,2147 0,292 12 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  13. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương H 2 S -78,48 194,67 100,4 373,6 9,01 - 0,283 1.5.Giíi h¹n ch¸y næ. Hçn hîp cña mét khÝ nhiªn liÖu víi kh«ng khÝ hoÆc oxy nguyªn chÊt víi mét tû lÖ nhÊt ®inh cã thÓ ch¸y khi gÆp nguån löa. Giíi h¹n ch¸y næ d­íi lµ nång ®é nhá nhÊt (tÝnh theo %v hay % mol) cña khÝ nhiªn liÖu víi kh«ng khÝ (hoÆc oxy) cã thÓ ch¸y khi gÆp nguån löa. Giíi h¹n ch¸y næ trªn lµ nång ®é lín nhÊt (tÝnh theo %v hay % mol)cña nhiªn liÖu víi kh«ng khÝ (hoÆc oxy) cã thÓ ch¸y khi gÆp nguån löa. Kho¶ng nång ®é bao hµm gi÷a giíi h¹n ch¸y næ d­íi vµ giíi h¹n ch¸y næ trªn lµ vïng ch¸y næ. Khi nång ®é nhiªn liÖu nhá h¬n giíi h¹n ch¸y næ d­íi, khÝ kh«ng thÓ ch¸y v× qu¸ lo·ng. Ng­îc l¹i khi nång ®é nhiÖn liÖu lín h¬n giíi h¹n ch¸y næ trªn th× khÝ kh«ng thÓ ch¸y ®­îc do thiÕu oxy. B¶ng 1.3: Giíi h¹n ch¸y næ cña mét sè nhiªn liÖu ë 1atm Nhiªn Hçn hîp víi kh«ng khÝ Hçn hîp víi oxy liÖu Giíi h¹n d­íi Giíi h¹n trªn Giíi h¹n d­íi Giíi h¹n trªn C 1 5,3 14,0 5,4 61,0 C 2 3,0 12,5 6,0 66,0 C 3 2,2 9,5 2,3 55,0 nC 4 1,9 8,5 1,8 49,0 i C 4 1,8 8,4 1,8 49,0 nC 5 1,5 8,3 - - iC 5 1,4 8.3 - - nC 6 1,2 7,7 - - H 2 S 4,3 45,5 - - Etylen 3,1 32,0 3,0 80,0 13 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  14. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Propylen 2,4 10,3 2,1 53,0 Benzen 1,4 7,1 2,6 30,0 Trong thùc tÕ, ta th­êng ph¶i lµm viÖc víi hçn hîp khÝ, do ®ã ph¶i tÝnh giíi h¹n ch¸y næ dùa theo c«ng thøc (1.3) d­íi ®©y: Y = 100 (1.3) n n n 1 2 k N1 N 2 N k Trong ®ã :n 1 n 2 n k lµ trÞ sè % thÓ tÝch hay %mol cña c¸c khÝ cã trong hçn hîp. N 1 N 2 N k lµ giíi h¹n ch¸y næ. Y lµ giíi h¹n ch¸y næ cña hçn hîp 1.6. NhiÖt ch¸y (cßn gäi lµ nhiÖt trÞ hay n¨ng suÊt to¶ nhiÖt). Khi nhiªn liÖu ph¶n øng ph¸t ra ¸nh s¸ng vµ to¶ nhiÒu nhiÖt. L­îng nhiÖt do mét l­îng nhiªn liÖu (1kg hay 1m 3 khi ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn) ch¸y hoµn toµn gi¶i phãng ra gäi lµ nhiÖt ch¸y (hay nhiÖt trÞ). Ng­êi ta th­êng ph©n biÖt nhiÖt trÞ cao hay nhiÖt trÞ thÊp (hoÆc nhiÖt trÞ trªn vµ nhiÖt trÞ d­íi). NÕu n­íc do ph¶n øng ch¸y t¹o ra tån t¹i ë thÓ láng, nhiÖt t¶o ra ®­îc gäi lµ nhiÖt trÞ cao. NÕu n­íc do ph¶n øng ch¸y t¹o ra tån t¹i hoµn toµn ë thÓ h¬i, nhiÖt to¶ ra ®­îc gäi lµ nhiÖt trÞ thÊp. §¬n vÞ ®o cña nhiÖt trÞ cã thÓ lµ btu/lb, kj/k, kcal/kg hay kj/m 3 , kcal/m 3 B¶ng 1.5: NhiÖt trÞ cña mét sè ch¸t ë 15o C, 1atm C 1 C 2 C 3 iC 4 nC 4 iC 5 nC 5 MJ /kg láng - 51,586 50,008 49,044 49,158 48,579 48,667 MJ/kg khÝ lý t­ëng 55,563 51,920 50,387 49,396 49,540 48,931 49,041 MJ/m 3 khÝ lý t­ëng 37,694 66,032 93,972 121,43 121,78 149,61 149,66 MJ/m 3 láng - 18458 25394 27621 27621 30333 30,709 1.7.Kh¶ n¨ng ®¸nh löa. 14 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  15. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương §Ó g©y ra mét ®¸m ch¸y, cÇn thiªt ph¶i cã 3 ®iÒu kiÖn, ®ã lµ vËt liÖu ch¸y, t¸c nh©n ch¸y (ë ®©y lµ oxy) vµ nguån nhiÖt. Trong kh«ng khÝ, sÏ kh«ng cã nh÷ng rñi ro vÒ ®¸nh löa nÕu nhiÖt ®é h¬i hydrocacbon nhá h¬n nhiÖt ®é ®¸nh löa. Tuy nhiªn, nÕu nhiÖt ®é h¬i hydrocacbon sÏ tù b¾t ch¶y trong kh«ng khÝ mµ kh«ng cÇn cã måi löa hoÆc tia löa. HiÖn t­îng nµy gäi lµ hiÖn t­¬ng tù ®¸nh löa. B¶ng 1.6 :nhiÖt ®é tù ®¸nh löa cña mét sè khÝ CÊu tö NhiÖt ®é tù ®¸nh löa ( o C) CH 4 516 466 C 2 H 6 430 C 3 H 8 309 C 4 H 10 217 C 5 H 12 256 C 6 H 14 1.8.C¸c ¶nh h­ëng cña hydrocacbon ®Õn søc khoÎ con ng­êi. C¸c hydrocacbon nãi chung trõ mªtan:d­íi d¹ng h¬i th­êng nÆng h¬n kh«ng khÝ, nªn bay lµ lµ trªn mÆt ®Êt, nÕu hÝt ph¶i h¬i hydrocacbon ë nång ®é 0,1% kho¶ng 5 phót sÏ g©y cho¸ng v¸ng. NÕu nång ®é nµy t¨ng lªn 0,5% th× hÝt ph¶i trong vßng 4 phót sÏ cã triÖu trøng nh­ ng­êi say r­îu. Nång ®é cña c¸c hydrocacbon tèi ®a cho phÐp, ®Ó kh«ng g©y ®éc h¹i cho con ng­êi lµ 0,1%, kh«ng kÓ ®Õn H 2 S. §èi víi propane vµ butane: khi propane vµ butane ch¸y trong ®iÒu kiÖn thiÕu kh«ng khÝ, chóng t¹o thµnh cacb«nmnoxyt do hiÖn t­îng ch¸y kh«ng hoµn toµn, cã thÓ g©y ¶nh h­ëng ®Õn søc khoÎ con ng­êi. anh h­ëng cña condensate: h¬i condensate rÊt ®éc ,khi con ng­êi b¾t ®Çu nhiÔm h¬i x¨ng th× ®Çu tiªn m¾t bÞ kÝch thÝch vµ sau 15 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  16. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ®ã th× bÞ c¸c triÖu chøng thÇn kinh nh­ chãng mÆt, tiÕp theo lµ cac bé phËn nh­ c¬, da Sï bÞ ¶nh h­ëng nÕu tr­êng hîp tiÕp xóc nhiÒu víi condensate. C¸c hîp chÊt th¬m (nÕu cã) trong condensate cã thÓ g©y bÖnh ung th­. NÕu uèng ph¶i condensate cã thÓ g©y triÖu chøng buån n«n, kÝch thÝch tuyÕn nhên niªm m¹c èng tiªu ho¸, sau ®ã cã mét vµi rèi lo¹n hoÆc nÕu uèng nhiÒu th× cã thÓ g©y mÊt ý thøc. Ch­¬ng II:giíi thiÖu s¬ l­îc vÒ nhµ m¸y Vai trß ph©n bãn đối với ngành n«ng nghiệp là hết sức quan trọng và hiện nay Việt Nam cã nhu cầu rất lớn về ph©n bãn, đặc biệt 16 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  17. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương là đạm cho sản xuất n«ng nghiệp. Tuy nhiªn cho đến thời điểm trước năm 2003, sản xuất trong nước mới chỉ đ¸p ứng được 7% nhu cầu ph©n đạm, chủ yếu là từ nhà m¸y đạm Hà Bắc sử dụng nguyªn liệu than đ¸. Lượng cßn lại hàng năm nhà nước phải nhập khẩu. Biểu đồ lượng Urê nhập khẩu của Việt Nam trong những năm gần đây 2.5 2.025 1.875 2.0 1.737 1.5 1.6 1.5 1.3 1.0 1.0 Triệu tấn 0.5 0.0 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 Năm Như vậy, cã thể thấy rằng nhu cầu sử dụng ph©n đạm nhập khẩu sẽ tiếp tục tăng và như vậy sẽ dẫn đến sự phụ thuộc ngày càng lớn vào thị trường nước ngoài và là một g¸nh nặng cho nền kinh tế Việt Nam. Điều này càng thấy râ hơn nếu qua xem xÐt một vài nÐt về t×nh h×nh thị trường cung cấp ph©n đạm trªn thế giới trong những năm vừa qua. Ch©u Á là thị trường tiªu thụ ph©n đạm lớn nhất thế giới do khu vực này cã nền n«ng nghiệp chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu kinh tế vµ là một sản phẩm trọng yếu đối với nền n«ng nghiệp nhưng lại cã sự biến động rất phức tạp với biªn độ lớn về gi¸ cả nªn hầu hết c¸c nước trong khu vực, bªn cạnh c¸c chÝnh s¸ch tÝch cực của nhà nước đều x©y dựng c¸c nhà m¸y sản xuất ph©n đạm nhằm b×nh ổn gi¸, 17 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  18. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương đảm bảo tự cung cấp sản phẩm ổn định cho nhu cầu thị trường nội địa và giảm thiểu sự bị t¸c động của yếu tố bªn ngoài. Từ t×nh h×nh trªn thấy rằngViệt Nam rất cần thiết phải x©y dựng c¸c nhà m¸y sản xuất ph©n đạm lớn để từng bước giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu, tiết kiệm lượng lớn ngoại tệ cho ng©n s¸ch nhà nước và điều quan trọng là tạo nguồn cung cấp ổn định ph©n bãn từ sản xuất trong nước để đẩy mạnh sự ph¸t triển của ngành n«ng nghiệp, gãp phần vào sự ph¸t triển chung của cả nền kinh tế đất nước. Th¸ng 4 năm 2000 Thủ tướng ChÝnh Phủ đ· giao cho Tổng Cty Dầu khÝ Việt Nam phối hợp với c¸c Tổng C«ng ty Hãa chất Việt Nam (Vinachem) và Tổng Cty vật tư N«ng nghiệp (Vigecam) lập B¸o c¸o nghiªn cứu khả thi nhà m¸y sản xuất ph©n đạm trªn cơ sở nguồn nguyªn liệu khÝ đồng hành. Thực hiện chỉ đạo của Thủ tướng ChÝnh Phủ vể việc triển khai c«ng tr×nh KhÝ– Điện – Đạm , Tổng Cty dầu khÝ Việt nam đ· khẩn trương soạn thảo và tr×nh ChÝnh Phủ phª duyệt B¸o c¸o nghiªn cứu Khả thi dự ¸n theo phương thức Việt Nam tự đầu tư tại khu c«ng nghiệp Phó Mỹ thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Th¸ng 3 năm 2001, Dự Án Nhà m¸y Đạm Phó Mỹ chÝnh thức được khởi c«ng. Sau 3 năm tiến hành x©y lắp và chạy thử , hiện nay Nhà M¸y đ· chÝnh thức đi vào sản xuất với sản lượng trung b×nh khỏang 700 ngàn tấn Urª/năm đạt 95% công suất thiết kế kÌm theo những quy định nghiªm ngặt về An Toµn, Hiệu Quả và Sức Khỏe M«i trường 2.1. S¬ l­îc vÒ khu c«ng nghiÖp Phó Mü. Khu c«ng nghiÖp Phó Mü cã tæng diÖn tÝch lµ 1.300 ha. Khu c«ng nghiÖp nµy ®­îc quy ho¹ch cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp nÆng bao gåm c¸c nhµ m¸y ®iÖn, luyÖn kim, ho¸ dÇu vµ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp chÕ biÕn xuÊt khÈu. 18 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  19. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương HiÖn t¹i khu c«ng nghiÖp Phó Mü ®¨ cã hÖ thèng c¬ së h¹ tÇng ®¸p øng phï hîp nh­: §­êng bé, ®­êng s«ng, c¸c ®­êng chuyÒn t¶i ®iÖn, cÊp tho¸t n­íc, th«ng tin, tuyÕn ®­êng èng vµ tr¹m nguån cÊp khÝ, c¸c c¬ së phô trî c¶ng, nguån nh©n lùc vµ rÊt gÇn c¸c trung t©m ph¸t triÓn kinh thÕ vµ x· héi rÊt m¹nh lµ Thµnh Phè HCM vµ Vòng Tµu, ®ã lµ c¸c ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o cho viÖc thùc hiÖn ®Çu t­ x©y dùng vµ ph¸t triÓn cho Dù ¸n Nhµ m¸y §¹m t¹i khu vùc nµy. 2.2.S¬ l­îc nhµ m¸y ®¹m Phó Mü Nhà m¸y Đạm Phó Mỹ cã diện tÝch 63 hecta bao gồm: §Êt sö dông DiÖn tÝch yªu cÇu Nhµ X­ëng 10 ha X­ëng anoniac 4,5 ha X­ëng Ure 1,92 ha C¸c c«ng tr×nh phô trî 29 ha Më réng trong t­¬ng lai 17,78 ha 2.2.1 Quy M« C«ng Tr×nh. Nhµ m¸y §¹m Phó Mü bao gåm 3 côm ph©n x­ëng c«ng nghÖ: - Côm ph©n x­ëng s¶n xuÊt Amoniac cã c«ng suÊt 1.350 tÊn Amoniac/ngµy, d­ 51.000 tÊn Amoniac/n¨m. - Côm ph©n x­ëng s¶n xuÊt Urª tõ Amoniac vµ t¹o h¹t víi c«ng suÊt 2.200 tíi 2.400 tÊn ure/ngµy (74.000 – 800.000 tÊn ure/n¨m). - Côm c¸c c«ng tr×nh phô trî cung cÊp ®iÖn, n­íc, h¬i n­íc vµ xö lý n­íc th¶i. Nhµ m¸y cã tæng vèn ®Çu t­ kho¶ng 400 triÖu USD trong ®ã cã 218 triÖu USD cña c«ng ty dÇu khÝ ViÖt Nam, phÇn cßn l¹i ®­îc huy ®éng bëi c¸c ng©n hµng trong n­íc . 2.2.2 Nguyªn liÖu:Nguyªn liÖu cña nhµ m¸y lµ khÝ cña c¸c má trong bÓ Cöu Long vµ c¸c má kh¸c cña bÓ Nam C«n S¬n, víi hµm l­îng 19 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  20. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương nh­ ®­îc cung cÊp nh­ sau: Thµnh phÇn hay tÝnh chÊt Gi¸ trÞ trung b×nh Tû träng ë 15,5 0 C 0,686 NhiÖt ®é s«i ®Çu, 0C 41 NhiÖt ®é s«i cuèi, 0C 131 Khèi l­îng riªng, kg/mol 18,68 (GPP), 20,65 (AMF) NhiÖt trÞ, (LHV), kj/Nm 2 40858 (GPP), 44680 (AMF) §iÓm s­¬ng (0C), 25bar -42 (GPP), -1 (AMF) Hydrocacbon kh«ng no, % thÓ tÝch 1 Acromatic, % thÓ tÝch Hydrocacbon no, % thÓ tÝch 95 L­u huúnh tæng (ppm khèi l­îng) 368 C¸c hîp chÊt l­u huúnh (ppm khèi l­îng) H 2 S 2 RSH 146 R 2 S 2 119 R 2 S 80 S 1 Thµnh phÇn cña khÝ nguyªn liÖu, % thÓ tÝch C 1 83,423 C 2 14,57 C 3 1,579 iC 4 0,108 N C 4 0,101 iC 5 0,0127 nC 5 0,012 C 6 0,0051 CO 2 0,014 N 2 0,265 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  21. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương H 2 S KhÝ ®ång hµnh tõ c¸c má nµy khi ®­îc dÉn vµo bê (tuyÕn èng B¹ch Hæ vµ tuyÕn èng Nam C«n S¬n) ®· xö lý l­u huúnh sÏ ®­îc cung cÊp cho nhµ m¸y ®¹m mét c¸ch t­¬ng ®èi æn ®Þnh vÒ chÊt l­îng khÝ trong suèt thêi gian ho¹t ®éng cña nhµ m¸y. Tæng l­îng khÝ dïng hµng ngµy cña nhµ m¸y lµ 55000 Nm3/h, trong ®ã 13000 Nm3 ®èt cÊp nhiÖt cho qu¸ tr×nh reforming, 61000 Nm3 ®èt lß h¬i 10B8001, 58000 Nm3 ®èt ch¹y gastuabine ch¹y m¸y ph¸t ®iÖn nhµ m¸y víi c«ng suÊt 17 MN. Ngoµi ra cßn cã bé phËn tËn thu nhiÖt thõa sö dông tÊn/h. BIỂU ĐỒ SẢN LƯỢNG THU GOM DỰ KIẾN TỪ BỂ CỬU LONG (PHƯƠNG ÁN CƠ SỞ) 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 Tỷ m3 Tỷ 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Năm Rạng Đông Ruby/Emerald Bạch Hổ Tổng nguồn cấp (Phương án cơ sở) 21 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  22. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương BIỂU ĐỒ SẢN LƯỢNG KHAI THÁC DỰ KIẾN TỪ BỂ NAM CÔN SƠN (PHƯƠNG ÁN CƠ SỞ) 8 7 6 5 3 4 Tỷ m 3 2 1 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Năm Hải Thạch, Rồng Đôi, Mộc Tinh Lan Tây + Lan Đỏ Tổng nguồn cấp 2.2.3. S¶n phÈm cña nhµ m¸y. - Amoniac 51000 tÊn/n¨m cung cÊp cho ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c trong n­íc. - Ure d¹ng h¹t 740000-800000 tÊn/n¨m. 22 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  23. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương MỘT GOC CỦA NHÀ MÁY 2.2.4.C«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ C«ng nghÖ s¶n suÊt Amoniac cña h·ng Haldor-Topsoe (§an M¹ch). C«ng nghÖ s¶n suÊt ph©n ®¹m cña h·ng Snamprogetty (Italia). C¸c ph©n x­ëng c«ng nghÖ chÝnh: - Ph©n x­ëng tæng hîp Amoniac bao gåm : ThiÕt bÞ khö l­u huúnh cña khÝ nguyªn liÖu. ThiÕt bÞ reforming s¬ cÊp. 23 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  24. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ThiÕt bÞ reforming thø cÊp. ThiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO ThiÕt bÞ t¸ch CO2 ThiÕt bÞ Metan ho¸ (chuyÓn ho¸ CO vµ CO2 thµnh Metan). ThiÕt bÞ tæng hîp Amoniac. Qu¸ tr×nh lµm l¹nh. -Ph©n x­ëng s¶n xuÊt Ure bao gåm: Bån chøa Amoniac tuÇn hoµn vµ Amoniac thu håi. ThiÕt bÞ nÐn CO2 vµ tæng hîp Ure. Th¸p stripping ®Ó t¸ch Ure. ThiÕt bÞ ph©n huû vµ thiÕt bÞ ng­ng tô. ThiÕt bÞ c« ®Æc vµ t¸ch ch©n kh«ng. ThiÕt bÞ phun vµ t¹o h¹t Ure. -Ph©n x­ëng phô trî bao gåm: HÖ thèng xö lý n­íc th¶i: Bao gåm hÖ thèng cèng ngÇm thu gom c¸c lo¹i n­íc th¶i c«ng nghÖ, n­íc m­a, n­íc lµm l¹nh, n­íc thØa sinh ho¹t, n­íc cøu ho¶, n­íc nhiÔm dÇu thu gom tõ c¸c x­ëng c«ng nghÖ (hÖ thèng xö lý n­íc th¶i ®Ó xö lý c¸c lo¹i n­íc th¶I ®¹t tiªu chuÈn m«i tr­êng ViÖt Nam tr­íc khi th¶i ra m«i tr­êng). HÖ thèng ®èt ®uèc: Trong nhµ m¸y cã 2 ®uèc ®èt khÝ riªng rÏ ®Ó ®èt c¸c lo¹i khÝ th¶i (khÝ d­) trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña nhµ m¸y. Nét ®uèc ®èt c¸c lo¹i khÝ th¶i cã chøa Amoniac, mét ®­íc ®èt c¸c lo¹i khÝ th¶i cã chøa hydrocacbon. ¤ng khãi: èng khãi chñ yÕu th¶i khÝ ch¸y cña tuècbin khÝ vµ hÖ thèng nåi h¬i víi chiÒu cao thiÕt kÕ hîp lý nh»m ®¹t kh¶ n¨ng khuyÕch t¸n tèt nhÊt l­îng khÝ th¶i ( CO2 , NOx ) sao cho phï hîp víi c¸c tiªu chuÈn m«i tr­êng ViÖt Nam. HÖ thèng n­íc cøu ho¶: Cung cÊp n­íc cøu h¶o cho toµn bé nhµ m¸y. HÖ thèng s¶n xuÊt ®iÖn bao gåm:Bao gåm mét nhµ m¸y ph¸t 24 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  25. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ®iÖn tuabin cã c«ng suÊt 21MW ®¶m b¶o cung cÊp toµn bé ®iÖn chi nhµ m¸y vµ mét phÇn hoµ m¹ng ®iÖn quèc gia. HÖ thèng s¶n suÊt Nit¬: s¶n suÊt Nit¬ ®Ó phôc vô lµm kÝn c¸c m¸y nÐn khÝ, thæi röa ®­êng «ngd vµ tr¬ ho¸ c¸c thiÕt bÞ. HÖ thèng n­íc c«ng nghÖ vµ n­íc lµm m¸t: §¶m b¶o s¶n suÊt ®ñ n­íc cÊp cho c¸c lß h¬i vµ n­íc lµm m¸t cho c¸c thiÕt bÞ trong nhµ m¸y. HÖ thèng lß h¬i: §¶m b¶o cung cÊp h¬i n­íc cho c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ víi 80-90 tÊn/h. Ch­¬ng III: c¸c qu¸ tr×nh tinh chÕ khÝ 25 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  26. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương 3.1 qu¸ tr×nh khö l­u huúnh. 3.1.1. M« t¶ thiÕt bÞ Khí tự nhiên Tháp Hyđrô Tháp hấp hóa thụ L­u Khí sạch tới lò 10-R-2001 huỳnh Reforming 10-R-2002 S¬ ĐỒ 3: CÔNG ĐOẠN KHỬ L­u HUỲNH Số thứ tự Tªn thiÕt bÞ Ký hiệu Số lượng 1 Bộ gia nhiệt khÝ. 10E2004 2/1 2 Nguyªn liÖu 2 Thiết bị hydro hãa 10 R2001 1 3 Thiết bị hấp thụ l­u 10R2002 2 huúnh 3.1.2. M« t¶ c«ng nghÖ tæng qu¸t: KhÝ nguyªn liÖu má Nam C«n S¬n ®­îc xö lÝ ë nhµ m¸y chÕ biÕn khÝ Dinh Cè råi dÉn qua tr¹m ph©n phèi Viªtgas vµ ®Õn nhµ m¸y ®¹m Phó Mü cã ¸p suÊt 24,5bar. Do ®iÒu kiÖn vËn hµnh cu¶ nhµ m¸y cÇn ¸p suÊt cao nªn khÝ nguyªn liÖu nµy ®­îc dÉn qua bé nÐn khÝ tù nhiªn 10K4011 ®Ó ®­îc n©ng ¸p suÊt lªn 39,2 bar. §©y lµ m¸y nÐn khÝ li t©m vµ ®­îc kÐo b»ng m«t¬ ®iÖn. M¸y nµy chØ ho¹t ®éng 26 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  27. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương khi khÝ thiªn nhiªn thÊp h¬n 38 bar. PhÇn lín khÝ thiªn nhiªn nguyªn liÖu nµy cã chøa mét l­îng nhá l­u huúnh ë d¹ng t¹p chÊt mµ xóc t¸c dïng cho c«ng nghÖ reforming b»ng h¬i n­íc th× rÊt nh¹y c¶m víi hîp chÊt chøa l­u huúnh bëi v× chóng xÏ g©y mÊt ho¹t tÝnh hoÆc lµ nhiÔm ®éc xóc t¸c do ®ã c¸c hîp chÊt l­u huúnh ph¶i ®­îc khö bá tr­íc khi ®­a vµo c«ng ®o¹n reforming, qu¸ tr×nh lo¹i c¸c hîp ch©t l­u huúnh gåm hai giai ®o¹n: khö c¸c hîp chÊt l­u huúnh vµ hÊp thô l­u huúnh. 3.1.2.1.Hydro ho¸ c¸c hîp chÊt l­u huúnh.  Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ: KhÝ nguyªn liÖu sau khi t¨ng ¸p ®­îc gia nhiÖt ®Õn 3500C th«ng qua bé gia nhiÖt 10E2004-2, khÝ sau khi ra khái thiÕt bÞ ®­îc bæ sung thªm dßng hydro ®­îc lÊy tõ thiÕt bÞ hÊp thô CO2 cã l­u 3 l­îng kho¶ng 1777m /h.Trong tr­êng hîp thiÕt bÞ hÊp thô CO2 vµ qu¸ tr×nh tæng hîp amoniac ngõng ho¹t ®éng lµm cho nguån hydro cung cÊp cho thiÕt bÞ hydro ho¸ bÞ kh«ng cã th× nhiÖt ®é chÊt xóc t¸c cña thiÕt bÞ hydro ho¸ ph¶i ®­îc gi¶m xuèng tèi ®a lµ 3000C ®Ó tr¸nh cracking ®èi víi hydrocacbon cao vµ ®iÒu nµy dÉn ®Õn sù h×nh thµnh líp cacbon trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c. Hçn hîp khÝ sau ®ã ®­îc gia nhiÖt lªn 4000C th«ng qua bé gia nhiÖt 10E2004 råi vµo thiÕt bÞ hydro ho¸ 10R2001. T¹i ®©y, toµn bé l­îng l­u huúnh h÷u c¬ ®­îc chuyÓn ho¸ thµnh H 2 S d­íi t¸c dông cña xóc t¸c Coban-Molip®en, cã thÓ x¶y ra c¸c ph¶n øng sau: RSH + HH RH +H 2 S (1) R 1 SSR 2 + 3 H 2 R 1 H +R 2 H + 2 H 2 S (2) R 1 SR 2 + 2 H 2 R 1 H + R 2 H + H 2 S (3) (CH) 4 S + 4 H 2 C 4 H 10 + H 2 S (4) COS + H 2 CO + H 2 S (5) Trong ®ã R lµ gèc hydrocacbon Bªn c¹nh hydroho¸ c¸c hîp chÊt l­u huúnh, chÊt xóc t¸c còng 27 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  28. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương hydro ho¸ olefin thµnh hydrocacbon no, vµ c¸c hîp chÊt cã chøa Nitá thµnh NH 3 vµ hydrocacbon no. Ngoµi ra do trong khÝ nguyªn liÖu cã chøa mét l­îng nhá CO vµ CO2 khi ®i qua thiÕt bÞ hydro ho¸ nã cã thÓ x¶y ra c¸c ph¶n øng phô : CO 2 + H2  CO + H2O (6) CO2 + H2S  COS + H2O (7) Tõ c¸c ph¶n øng trªn ta thÊy, sù hiÖn diÖn cña CO, CO 2 , H 2 O sÏ lµm ¶nh h­ëng ®Õn hµm l­îng l­u huúnh d­ ®i ra khái thiÕt bÞ hÊp thô l­u huúnh. Trong tr­êng hîp bÊt th­¬ng hµm l­¬ng CO cao sÏ x¶y ra ph¶n øng boudouard: 2CO  CO 2 + C (8) Ph¶n øng boudouard kh«ng x¶y ra trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c bëi v× chÊt xóc t¸c ë tr¹ng th¸i sunphit, nh­ng muéi than vÉn h×nh thµnh ë nhiÖt ®é cao vµ b¸m vµo chÊt xóc t¸c do ®ã hµm l­îng CO cao sÏ nhÊt th¬i khö ho¹t tÝnh chÊt xóc t¸c. §Ó ng¨n chÆn qu¸ tr×nh kh«ng mong muèn nµy ta sÏ giíi h¹n nång ®é theo thÓ tÝch t¹p chÊt cùc ®¹i cho phÐp trong khÝ nguyªn liÖu ®èi víi thiÕt bÞ hydro ho¸ lµ : H 2 : 3 – 4 %; CO : 5%; CO 2 : 5%  ChÊt xóc t¸c: ChÊt xóc t¸c trong thiÕt bÞ hydro ho¸ lµ Coban – Molip®en, cã ®Æc ®iÓm sau: Tªn th­¬ng m¹i: TK-250 KÝch th­íc : 5 Extrudate ThÓ tÝch chÊt xóc t¸c yªu cÇu : 16,8 m3 ThÓ tÝch chÊt xóc t¸c cung cÊp vµo thiÕt bÞ : 17,4 m3 Thµnh phÇn c¸c chÊt chøa trong chÊt xóc t¸c : 28 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  29. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Thµnh phÇn MoO3 CaO Al2O3 %V 12-18 2-5 75-85 Ho¹t tÝnh cao nhÊt cña chÊt xóc t¸c hydro ho¸ phô thuéc vµo nång ®é cña hydro vµ nhiÖt ®é. Víi chÊt xóc t¸c ban ®Çu, nhiÖt ®é thÊp h¬n møc trªn vÉn hiªu qu¶ nh­ng chÊt xóc t¸c ë thêi k× cuèi nªn n©ng nhiÖt ®é lªn cao h¬n møc trªn. ChÊt xóc t¸c TK – 250 bÞ oxy ho¸ trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ hoµn nguyªn l¹i ho¹t tÝnh chña nã khi ®­îc sulphide ho¸. Trong tr¹ng th¸i ®­îc sulphide ho¸ chÊt xóc t¸c cã thÓ tù bèc ch¸y do ®ã nã kh«ng ®­îc phÐp tiÕp xóc víi kh«ng khÝ t¹i nhiÖt ®é lín h¬n 700C. Trong tr­êng hîp chÊt xóc t¸c bÞ ch¸y hoÆc trong qu¸ tr×nh vËn hµnh nã bÞ giµ ho¸ th× cÇn ph¶i ®­îc thay thÕ. §Ó thay tr­íc hÕt ta cÇn lµm nguéi chÊt xóc t¸c ®Õn nhiÖt ®é m«i tr­êng tr­íc khi th¸o chóng ra ®ång thêi ph¶i duy tr× dßng nit¬ trao ®æi ®Õn b×nh ph¶n øng trong khi th¸o xóc t¸c nh»m lµm gi¶m thiÓu sù x©m nhËp cña kh«ng khÝ. 3.1.2.2. HÊp thô H 2 S.  Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ : KhÝ tù nhiªn ®­îc hydro ho¸ ®­a vµo b×nh hÊp thô l­u huúnh 10R2002A/B. Hai b×nh hÊp thô nµy lµ hoµn toµn gièng nhau vµ ®­îc ®Æt nèi tiÕp nhau. 10R2002B ®ãng vai trß b¶o vÖ trong tr­êng hîp x¶y ra sù d­ l­u huúnh khi ra khái b×nh 10R2002A hoÆc trong tr­êng hîp 10R2002A ®­îc c« lËp ®Ó thay thÕ chÊt xóc t¸c. NhiÖt ®é vËn hµnh b×nh th­êng lµ kho¶ng 4000C, d­íi t¸c dông cña chÊt xóc t¸c kÏm oxÝt ph¶n øng thuËn nghÞch x¶y ra nh­ sau: ZnO + H2S  H2O + ZnS (9) ZnO + COS  CO2 + ZnS (10) H»ng sè c©n b»ng gi÷a kÏm oxit vµ hydro sulphile ®­îc diÔn t¶ bëi ph­¬ng tr×nh: 29 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  30. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương PH S Kp(T) = 2 = 2,6 . 10 5 t¹i nhiÖt ®é 4000C P H2O KhÝ ra khái thiÕt bÞ hÊp thô l­u huúnh thø hai cã nhiÖt ®é kho¶ng 3900C, hµm l­îng l­u huúnh d­íi 0,05ppmV ®­îc ®­a sang c«ng ®o¹n chuyÓn ho¸ khÝ tù nhiªn b»ng h¬i n­íc.  ChÊt xóc t¸c: Hai b×nh hÊp thô 10R2002A/B, mçi b×nh cã mét líp chÊt xóc t¸c kÏm oxit, cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: Tªn th­¬ng m¹i : HTZ-3 KÝch th­íc : cã d¹ng Ðp dµi 4mm. ThÓ tÝch chÊt xóc t¸c yªu cÇu : 16,8 ThÓ tÝch chÊt xóc t¸c cung cÊp vµo thiÕt bÞ : 17,4 Thµnh phÇn theo thÓ tÝch c¸c chÊt chøa trong chÊt xóc t¸c : 99-100% ZnO ChÊt xóc t¸c HTZ-3 ®· sö dông kh«ng cã kh¶ n¨ng tù bèc ch¸y vµ sÏ kh«ng ph¶n øng víi kh«ng khÝ t¹i nhiÖt ®é d­íi 500 - 6000C. Tuy nhiªn trong tr­êng hîp cã sù h×nh thµnh líp cacbon trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c th× nã cã thÓ x¶y ra ph¶n øng víi kh«ng khÝ t¹i nhiÖt ®« thÊp h¬n. C«ng suÊt hÊp thô cña chÊt xóc t¸c ZnO lµ tèi ­u ho¸ t¹i 0 nhiÖt ®é gÇn víi 400 C, nh­ng chÊt xóc t¸c sÏ hÊp thô H2S, COS, CS2 t¹i nhiÖt ®é vËn hµnh b×nh th­êng. ChÝnh v× vËy, trong töêng hîp khÝ tù nhiªn chØ chøa H2S, c¸c thiÕt bÞ hÊp thô l­u huúnh t¹i igai ®o¹n nµy ®· cã thÓ hÊp thô l­u huúnh ®Õn mét ph¹m v× mµ khÝ tù nhiªn cã thÓ ®­îc ®­a vµo reforming s¬ cÊp mµ kh«ng cÇn thiÕt lËp mét dßng hydro khø håi ®Õn thiÕt bÞ hydro ho¸, viÖc cracking amoniac chÝnh v× vËyk còng trë nªn kh«ng cÇn thiÕt. Trong tr­êng hîp, khÝ tù nhiªn ®Çu vµo chøa Ýt hîp chÊt l­u huúnh nh­ mecaptan, disunphua, thiophen ,viÖc thiÕt lËp mét dßng hydro khø håi ®Õn thiÕt bÞ hydro ho¸ tr­íc khi ®­a khÝ tù nhiªn vµo reforming s¬ cÊp lµ cÇn thiÕt, 30 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  31. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương nguån hydro sÏ lµ amoniac qua cracking khÝ tæng hîp tõ chu tr×nh. KÏm sunphile kh«ng cã tÝnh tù bèc ch¸y vµ kh«ng yªu cÇu ®Æc biÖt khi dë xóc t¸c, tuy nhiªn h¬i c«ng nghÖ kh«ng nªn mang vµo trong 10R2002A/B v× oxit kÏm sÏ bÞ hydrat ho¸ vµ nã kh«ng thÓ t¸i sinh trë l¹i thµnh ZnO trong thiÕt bÞ ph¶n øng. Lóc vËn hµnh b×nh th­êng, hµm l­îng l­u huúnh trong nguyªn liÖu tiÕp xóc víi oxit kÏm gi¶m ®i theo h»ng sè c©n b»ng : H O 2 = 1,5 . 10 6 ë 3600C H 2 S Khi mét trong hai thiÕt bÞ lo¹i l­u huúnh cÇn thay thÕ chÊt xóc t¸c ta cÇn ph¶i lµm nguéi chÊt xóc t¸c ®Õn nhiÖt ®é m«i tr­êng nhê ®èi l­u tù nhiªn vµ trao ®æi khÝ N2. 3.1.2.3.ChØ tiªu c«ng nghÖ 3.2 . Qu¸ tr×nh REFORMING 3.2.1.M« t¶ thiÕt bÞ Khí nhiên liệu Khí nhiên liệu Khôn Không khí (Khí đốt) Hơi nước Lò Lò Chuyển hóa CO Khí công nghệ Reformi Reformi ng sõ ng thứ S¬ ĐỒ 4: CÔNG ĐOẠN REFORMING Stt Tªn thiÕt bÞ Ký hiÖu Sè l­îng Ghi chó (c¸i) 1 Qu¹t hót khÝ th¶i 10K2001 1 2 ThiÕt bÞ reforming s¬ cÊp 10H2001 1 3 Bé gia nhiÖt n­íc cÊp nåi 10E2005 1 N­íc cÊp h¬i 10R2001 31 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  32. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương 4 Bé gia nhiÖt kh«ng khÝ 10E2002 2/1 2 5 Bé gia nhiÖt h¬i siªu cao ¸p 10E2003 2/1 2 6 Bé gia nhiÖt nguyªn liÖu 10E2001 1 vµo 7 ThiÕt bÞ reforming thø cÊp 10R2003 1 8 Nåi h¬i nhiÖt thõa 10E2008 1 9 Bao h¬i 10V2001 1 10 Bé gia nhiÖt h¬i siªu cao ¸p 10E2009 1 11 Bån x¶ bÈn 10V7005 1 3.2.2.M« t¶ c«ng nghÖ tæng qu¸t 3.2.2.1. Reforming s¬ cÊp . KhÝ ®· khö l­u huúnh ®­îc trén lÉn víi h¬i n­íc mét c¸ch tõ tõ trong kho¶ng 10 phót nh»m gi¶m thiÓu sù ng­ng tô trong hÖ thèng ®Çu vµo cña reformer. Tuy nhiªn, ban ®Çu mét Ýt n­íc vÉn ng­ng tô ë reformet s¬ cÊp 10R2003 bé trao ®æi nhiÖt th¶i 10E2008, bé gia nhiÖt h¬i n­íc 10E2009 vµ thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao10R2004 do qu¸ tr×nh h©m nãng chÊt xóc t¸c vµ thiÕt bÞ N­íc ng­ng tô ph¶i ®­îc th¶i ra t¹i c¸c ®iÓm thÊp nhÊt phÝa tr­íc vµ phÝa sau cña 10R2004 (mét c¸ch s¬ bé phÝa trªn ®Ønh cña lß ®èt) nh»m ®¹t ®­îc nhiÖt ®é ®Çu vµo cña reformer kho¶ng 400 - 4500C vµ nhiÖt ®é ®Çu ra cña reformer kho¶ng 700-7500C.NhiÖt ®é khÝ ®èt (flue gas) tho¸t ra khái c¸c buång ®èt kh«ng ®­îc phÐp t¨ng víi tèc ®é v­ît qu¸ 30-500C/h. Sau khi khÝ nguyªn liÖu vµ h¬i n­íc ®· æn ®Þnh vÒ nhiÖt ®é vµ tû lÖ theo yªu cÇu ta cho hçn hîp nµy qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 10E2001. Hçn hîp ra khái bé gia nhiÖt cã ¸p suÊt 34,8 bar, nhiÖt ®é 5350C ®­îc ®­a vµo ®Ønh 180 «ng xóc t¸c th¼ng ®øng th«ng qua èng gãp ph©n phèi phÝa trªn. C¸c èng nµy ®­îc l¾p ®Æt trong hai buång bøc x¹ nhiÖt. PhÇn trªn cña c¸c èng reformer ®­îc n¹p chÊt xóc t¸c lo¹i RK-211 vµ RK-201 trong khi phÇn ®¸y cña c¸c èng xóc 32 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  33. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương t¸c ®­îc n¹p b»ng chÊt xóc t¸c R-67-7H. ChÊt xóc t¸c ®· ®­îc khö lµ bÒn trong kh«ng khÝ ®Õn nhiÖt ®é 800C. NÕu nã tiÕp xóc víi kh«ng khÝ t¹i nhiÖt ®é cao h¬n, nã sÏ bÞ oxy ho¸, nh­ng nhiÖt ®é sÏ kh«ng ¶nh h­ëng gi ®Õn chÊt xóc t¸c. C¸c èng xóc t¸c trong buång ®èt ®­îc ®èt b»ng 480 bec®èt ®­îc s¾p xÕp 6 hµng th¼ng ®øng trong mçi buång nh»m ®Ó dÔ dµng kiÓm so¸t profile (hÖ thèng) nhiÖt ®é däc theo chiÒu dµi èng xóc t¸c vµ ph©n phèi nhiÖt ®ång ®Òu däc theo chiÒu dµi buång ®èt. B»ng c¸ch nµy sÏ tèi ­u ho¸ viÖc sö dông c¸c èng xóc t¸c ®¾t tiÒn. C¸c bec®èt lµ lo¹i tù hót khÝ kiÓu nót ®¬n. C¸c èng xóc t¸c ®­îc ®Æt trong buång ®èt cña reforming s¬ cÊp 10H2001, mµ ë ®ã bøc x¹ nhiÖt ®­îc truyÒn tõ c¸c bÐc®èt ®Õn thµnh èng. Qu¸ tr×nh reforming h¬i n­íc hydrocacbon khÝ nguyªn liÖu ®­îc chuyÓn ho¸ thµnh H2 vµ cacbonic cã thÓ ®­îc biÓu diÔn bëi c¸c ph­¬ng tr×nh sau: C m H m + H 2 O  C m 1 H m 1 + H 2 O +2H 2 - Q (11) CH 4 + 2 H 2 O  H 2 O + 3H 2 - Q (12) CO + H 2 O  CO 2 + 2H 2 + Q (13) Ph¶n øng (11) miªu t¶ c¬ chÕ ph¶n øng reforming hydrocacbon bËc cao sÏ chuyÓn ho¸ tõng bËc xuèng thµnh nh÷ng hydrocacbon bËc thÊp vµ cuèi cïng thµnh ph©n tö mªtan vµ ®­îc chuyÓn ho¸ trong ph¶n øng (12). §èi víi hydrocacbon bËc cao ph¶n øng b¾t ®Çu x¶y ra ë nhiÖt ®é 5000C vµ mªtan ë 6000C. NhiÖt ph¸t ra tõ ph¶n øng (13) lµ rÊt nhá trong khi nhiÖt cÇn cho ph¶n øng (11) vµ (12) lµ rÊt lín. NhiÖt cÇn thiÕt cho ph¶n øng trong hai thiÕt bÞ reforming (reforming s¬ cÊp vµ reforming thø cÊp) ®­îc cÊp theo hai c¸ch kh¸c nhau. Trong reforming s¬ cÊp nhiÖt cÇn thiÕt cho ph¶n øng ®­îc cung cÊp d­íi d¹ng gi¸n tiÕp tõ lß ®èt trong, reforming thø cËp nhiÖt ®­îc cung cÊp trùc tiÕp tõ qu¸ tr×nh ®èt khÝ c«ng nghÖ víi kh«ng khÝ. Sù chuyÓn ho¸ trong reforming s¬ cÊp sÏ ®­îc ®iÒu chØnh sao cho tû lÖ H 2 /N 2 = 3/1. §iÒu nµy cßn ph¶i khèng chÕ 33 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  34. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương l­îng mªtan nh­ lµ khÝ tr¬ trong khÝ tæng hîp ë møc cµng thÊp cµng tèt. §èi víi c©n b»ng cña ph¶n øng (12) hµm l­îng mªtan gi¶m ®i khi t¨ng nhÖt ®é, t¨ng h¬i n­íc vµ gi¶m ¸p suÊt. Khi vËn hµnh ë tr­êng hîp thiÕt bÞ thu håi H2 (HRU) lµm viÖc vµ sö dông khÝ th¶i ®· ®­îc xö lý nh­ lµ khÝ nhiªn liÖu cho reforming, khÝ c«ng nghÖ ra khái reforming cã nhiÖt ®é kho¶ng 7800C, vµ hµm l­îng mªtan kho¶ng 15%mol tÝnh theo khÝ kh«. Cßn khi vËn hµnh ë tr­êng hîp thݪt bÞ thu håi H2 (HRU) kh«ng lµm viÖc vµ viÖc sö dông khÝ th¶i kh«ng ®­îc xö lý nh­ lµ khÝ nhiªn liÖu cho reforming, khÝ c«ng nghÖ ra khái reforming cã nhiÖt ®é kho¶ng 8000C vµ hµm l­îng mªtan kho¶ng 13%mol tÝnh theo khÝ kh«. Khãi th¶i cña cña ph¶n øng ®i lªn vµ ra gÇn víi ®Ønh cña buång bøc x¹ nhiÖt. NhiÖt ®é khãi th¶i ®i ra kho¶ng 10270C nã ®­îc xö lý råi cung cÊp mét c¸ch riªng biÖt cho bec®èt nh»m tr¸nh h×nh thµnh amoni cacbamat, nhiÖt ®é khãi th¶i ®­îc sö dông cho nhiÒu môc ®Ých kh¸c nhau cña qu¸ tr×nh tæng hîp am«niac. 3.2.2.2.Reforming thø cÊp. Kh«ng khÝ c«ng nghÖ cÊp cho reforming thø cÊp 10R2003 ®­îc cung cÊp b»ng m¸y nÐn kh«ng khÝ 10K4021. §©y lµ m¸y nÐn khÝ ly t©m víi ®Çu hót lµ khÝ quyÓn th«ng qua bé läc/gi¶m «n, vµ ¸p suÊt ®Çu ra cña cÊp bèn lµ 32,4 bar. M¸y nÐn kh«ng khÝ c«ng nghÖ ®­îc truyÒn ®éng b»ng tuabine h¬i STK4021. H¬i cÊp cho tuabine lµ h¬i cao ¸p vµ phô trî b»ng h¬i thÊp ¸p khi m¹ng h¬i thÊp ¸p bÞ thõa tõ m¹ng h¬i. Më tÊt c¶ c¸c ®iÓm x¶ phÝa sau cña m¸y nÐn kh«ng khÝ ®Ó th¶i bÊt cø sù ng­ng tô nµo ®­îc h×nh thµnh . §Ó ph¶n øng trong refofming thø cÊp x¶y ra hoµn toµn, kh«ng khÝ ®­îc cung cÊp víi l­u l­îng d­ O2 lµ 2% t­¬ng øng víi 10% kh«ng khÝ. Trong kho¶ng kh«ng gian trèng phÝa trªn cña reformer thø cÊp ng­êi ta l¾p bec®èt 10J2001, t¹i ®©y kh«ng khÝ céng nghÖ vµ khÝ tõ refofming thø cÊp ®­îc trén lÉn vµo nhau ë nhiÖt ®é 7830C, ¸p suÊt 32 bar. Reforming thø cÊp ®­îc n¹p bëi xóc t¸c RKS-2-7H. 34 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  35. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Qu¸ tr×nh ®èt khÝ c«ng nghÖ vµ kh«ng khÝ ®­îc thùc hiÖn qua c¸c ph¶n øng : H2 + 0,5 O2  H2O + Q (14) CH 4 + 2 H2O  CO 2 + 4 H2 - Q (15) Refofming thø cÊp ®­îc b¶o vÖ qu¸ nhiÖt khi mµ tû lÖ khÝ tù nhiªn/kh«ng khÝ qu¸ thÊp g©y ra qu¸ nhiÖt cho thiÕt bÞ ph¶n øng. NhiÖt ®é vá reformer thø cÊp ®­îc theo dâi bëi mµu cña líp s¬n c¶m øng nhiÖt. Nã ®­îc gi¸m s¸t ®Ó tr¸nh qu¸ nhiÖt cña vá trong tr­êng hîp líp g¹ch chÞu löa lµm viÖc kh«ng tèt. Vá thiÕt bÞ cã thÓ ®­îc lµm l¹nh b»ng n­íc b¶o tr×, trong tr­êng hîp nµy m¸ng ®­îc ®iÒn ®Çy vµ phun lªn vá thiÕt bÞ. Qu¸ tr×nh ®èt nµy khiÕn cho nhiÖt ®é khÝ lªn ®Õn 1100-12000C trong phÇn trªn reforming thø cÊp. Tõ buång ®èt khÝ t¹o thµnh ®­îc ®­a tiÕp xuèng phÝa d­íi th«ng qua tÇng chÊt xóc t¸c, t¹i ®©y phÇn cßn l¹i cña ph¶n øng reforming tiÕp tôc x¶y ra. Do ph¶n øng reforming cña mªtan hÊp thô nhiÖt, nhiÖt ®é gi¶m xuèng khi khÝ ®i xuèng d­íi qua líp chÊt xóc t¸c vµ ra ë nhiÖt ®é kho¶ng 9580C, ¸p suÊt 30,4bar, hµm l­îng mªtan cßn l¹i kho¶ng 0,6%mol khÝ kh«, 13,5%mol CO, 7,5%molCO2. ChÝnh v× vËy sÏ cã nguy c¬ h×nh thµnh cacbon theo ph¶n øng Boudourd nh­ sau: 2CO  CO2 + C (muéi than) (16) khi hçn hîp nguéi xuèng Hµm l­îng Mªtan d­ t¹i ®Çu ra cña reforming thø cÊp lµ 0,62 (0,67)%mol tÝnh theo khÝ kh«, tû lÖ gas/air theo thiÕt kÕ lµ : 0,706Nm3/ Nm3. L­u l­îng kh«ng khÝ c«ng nghÖ ph¶i ®ù¬c ®iÒu chØnh sao cho tû lÖ H2/N2 ®¹t yªu cÇu khi ®i vµo m¸y nÐn khÝ tæng hîp 10K4031. NhiÖt ®é cao ®­îc tËn dông ®Ó s¶n suÊt h¬i vµ tiÒn gia nhiÖt cho h¬i siªu cao ¸p th«ng qua c¸c bé trao ®æi nhiÖt 10E2008 vµ 10E2009.Sau ®ã khÝ cã ¸p suÊt 30,2 bar nhiÖt ®é kho¶ng 360 0C ®­îc ®­a sang côm chuyÓn ho¸ CO 35 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  36. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương  ChÊt xóc t¸c. ChÊt xóc t¸c cña qu¸ tr×nh reforming s¬ cÊp cã ®Æc ®iÓm sau:  Líp chÊt xóc t¸c thø nhÊt : gåm hai lo¹i lµ PK-211 vµ PK-201 Tªn th­¬ng m¹i : PK -211 KÝch th­íc : 16*11 ring L­u l­îng chÊt xóc t¸c mµ thiÕt bÞ yªu cÇu : 4,6 m3 L­u l­îng chÊt xóc t¸c ®­îc cung cÊp vµo thiÕt bÞ : 4,8 m3 Thµnh phÇn theo thÓ tÝch c¸c chÊt chøa trong chÊt xóc t¸c : Thµnh phÇn Ni NiO MgO Al2O3 K2O CaO % 12-15 0-3 25-30 60-65 0-1 1-4 Tªn th­¬ng m¹i : PK-201 LÝch th­íc : 16*11 ring L­u l­îng chÊt xóc t¸c mµ thiÕt bÞ yªu cÇu : 7,6 m3 L­u l­îng chÊt xóc t¸c ®­îc cung cÊp vµo thiÕt bÞ : 7,8 m3 Thµnh phÇn theo thÓ tÝch c¸c chÊt chøa trong chÊt xóc t¸c : Thµnh phÇn NiO MgO Al2O3 K2O CaO % 15-20 20-25 35-60 0-1 1-4  Líp chÊt xóc t¸c thø hai : Tªn th­¬ng m¹i : R-67-H7 LÝch th­íc : 13*11 ring L­u l­îng chÊt xóc t¸c mµ thiÕt bÞ yªu cÇu : 18,3 m3 L­u l­îng chÊt xóc t¸c ®­îc cung cÊp vµo thiÕt bÞ : 18,8 m3 Thµnh phÇn theo thÓ tÝch c¸c chÊt chøa trong chÊt xóc t¸c : Thµnh phÇn NiO MgO Al2O3 % 10-15 20-25 55-60 36 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  37. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Líp xóc t¸c n»m trªn hai líp cña c¸c h¹t nh«m víi kÝch cì kh¸c nhau, l­íi nh©n ®­îc ®Æt trªn ®Ønh cña líp xóc t¸c ®Ó gi÷ chÊt xóc t¸c khái rung ®éng vµ b¶o vÖ chÊt xóc t¸c khái tiÕp xóc trùc tiÕp víi ngän löa . ChÊt xóc t¸c b¾t ®Çu bÞ ph©n r· ë nhiÖt ®é kho¶ng 1400- 15000C. ChÊt xóc t¸c ®· ®­îc ho¹t ho¸ kh«ng ®­îc phÐp tiÕp xóc víi kh«ng khÝ t¹i nhiÖt ®é 1000C v× nã cã thÓ g©y ph¸t nhiÖt. V× nhiÖt t¹o ra do ph¶n øng oxy ho¸ kh«ng ®­îc gi¶i phãng khái reforming thø cÊp nã cã thÓ dÉn ®Õn t×nh tr¹ng qu¸ nhiÖt vµ ph¸ huû chÊt xóc t¸c . Trong khi vËn hµnh cacbon kÕt tña trªn mÆt xóc t¸c reforming cã thÓ x¶y ra do nhiÒu nguyªn nh©n nh­ : - VËn hµnh t¹i c¸c ®iÒu kiÖn mµ chÊt xóc t¸c ®­îc ho¹t ho¸ kh«ng ®Çy ®ñ : Khö xóc t¸c kh«ng ®Çy ®ñ (qu¸ tr×nh ho¹t ho¸) Ngé ®éc (th­êng lµ do l­u huúnh) ChÊt xóc t¸c giµ. - VËn hµnh t¹i c¸c ®iÒu kiÖn kh«ng b×nh th­êng nh­: Tû lÖ h¬i n­íc/cacbon qu¸ thÊp (hoÆc trong mét sè tr­êng hîp sù tiÕp xóc cña chÊt xóc t¸c víi hydrocacbon kh«ng cã mÆt h¬i n­íc). NhiÖt ®é qu¸ cao hoÆc qu¸ tr×nh ®èt ch¸y d÷ déi ë phÇn ®Ønh cña reformer, dÉn ®Õn gradien nhiÖt ®é theo h­íng h­íng t©m vµ theo h­íng trôc qu¸ lín, ®iÒu nµy sÏ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho ph¶n øng cracking nhiÖt. T¶i qu¸ lín (t¶i cµng lín, ¸p suÊt riªng phÇn cña hydrocacbon nhÑ sÏ cµng lín, víi cïng mét møc nhiÖt ®é, vµ do ®ã dÉn ®Õn nguy c¬ x¶y ra ph¶n øng cracking nhiÖt. SÏ cùc kú khã kh¨n ®Ó ®­a ra c¸c giíi h¹n ®èi víi c¸c th«ng sè nªu trªn, do chóng cã sù t­¬ng quan chÆt chÏ víi nhau. Tuú thuéc vµo ho¹t tÝnh cña chÊt xóc t¸c ta sÏ cã nh÷ng chÕ ®é vËn hµnh kh¸c 37 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  38. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương nhau, khi chÊt xóc t¸c cßn míi th× ta nªn vËn hµnh hÖ thèng thiÕt bÞ t¹i nhiÖt ®é thÊp h¬n nhiÖt ®é thiÕt kÕ, nh­ng sau mét thêi gian vËn hµnh ho¹t tÝnh cña chÊt xóc t¸c gi¶m th× ta nªn vËn hµnh ë nhiÖt ®é cao h¬n nhiÖt ®é thiÕt kÕ ®Ó qu¸ tr×nh reforming vÉn ®¶m b¶o. KÕt tña cacbon th«ng th­êng ®­îc x¸c ®Þnh nhê sù gia t¨ng nhiÖt ®é, chªnh ¸p th«ng qua reformer s¬ cÊp, ®­îc chØ râ trªn ®ång hå10PID2052 vµ nhê sù xuÊt hiÖn cña c¸c m¶ng nãng trªn èng xóc t¸c cña reformer khi vËn hµnh t¹i c¸c diÒu kiÖn vËn hµnh b×nh th­êng vµ æn ®Þnh. Cacbon kÕt tña hay xuÊt hiÖn khi cã sù thay ®æi c¸c ®iÒu kiÖn vËn hµnh, nh­ lµ sù gia t¨ng c«ng suÊt nhµ m¸y hoÆc viÖc gi¶m tû lÖ h¬i n­íc/cacbon. Do ®ã c¸c thao t¸c cÇn lµm lµ: Trong bÊt cø tr­êng hîp nµo xuÊt hiÖn cacbon kÕt tña nh­ ®­îc chØ ra bëi sù gia t¨ng dÇn ®é gi¶m ¸p qua reformer, c¸c gi¶i ph¸p cÇn ®­îc ®­a ra cµng sím cµng tèt. §Ó ngõng sù h×nh thµnh cacbon kÕt tña hoÆc b»ng c¸ch thay ®æi c¸c ®iÒu kiÖn vËn hµnh vÒ phÝa lµm cho khuynh h­íng t¹o cacbon kÕt tña thÊp h¬n, hoÆc tèt h¬n lµ lo¹i bá líp cacbon kÕt tña b»ng c¸ch thiÕt lËp mét tû lÖ h¬i n­íc/cacbon ®Õn gi¸ trÞ tõ 10-15 t¹i ¸p su¸t thÊp nh­ cã thÓ .ViÖc ®èi phã nµy sÏ trong mét vµi giê, lo¹i bá ®­îc líp cacbon míi kÕt tña trong ®iÒu kiÖn chÊt xóc t¸c ®· ®­îc khö vµ c¸c ®iÒu kiÖn vËn hµnh b×nh th­êng cã thÓ ®­îc thiÕt lËp trong mét thêi gian ng¾n sau ®ã. Ph¶i chó ý r»ng nhiÖt ®é khÝ c«ng nghÖ ®i vµo chuyÓn ho¸ CO tèi thiÓu trªn nhiÖt ®é ®iÓm s­¬ng khÝ c«ng nghÖ 150C, nh»m chèng n­íc ng­ng tô trªn chÊt xóc t¸c. Ng­îc l¹i, ph¶i c« lËp thiÕt bÞ huyÓn ho¸ CO b»ng HV2082 ë ®Çu ra cña 10R2005 vµ khÝ x¶ ra ë ®Çu vµo 10R2004 th«ng qua HV2062. NÕu lý do kÕt tña cacbon lµ do t×nh cê trong vËn hµnh t¹i c¸c ®iÒu kiÖn kh«ng b×nh th­êng, kh«ng cÇn thùc hiÖn bÊt cø mét gi¶i ph¸p nµo. NÕu lý do lµ do gi¶m ho¹t tÝnh cña chÊt xóc t¸c, sù khã kh¨n l¹i dÔ dµng xuÊt hiÖn khi c¸c ®iÒu kiÖn vËn hµnh liªn quan ®Õn sù kÕt 38 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  39. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương tña cacbon ®­îc thiÕt lËp trë l¹i . Trong tr­êng hîp ®ã, cÇn cè g¾ng x¸c ®Þnh nguyªn nh©n lµm gi¶m ho¹t tÝnh cña chÊt xóc t¸c lµ do chÊt xóc t¸c kh«ng ®­îc khö ®Çy ®ñ hay do bÞ ngé ®éc. LiÒu thuèc cøu ch÷a lµ hoÆc lµ khö l¹i chÊt xóc t¸c hoÆc lµ t¸i sinh l­u huúnh nh­ ®­îc tr×nh bµy ë phÇn chÊt xóc t¸c trong qu¸ tr×nh lo¹i c¸c hîp chÊt l­u huúnh hoÆc khö l¹i chÊt xóc t¸c nh­ sau:  Khö mét l­îng lín cacbon. NÕu viÖc h×nh thµnh cacbon ®­îc ph¸t hiÖn ë mét ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ kh«ng thay ®æi, viÖc tæn thÊt ¸p suÊt t¨ng liªn tôc vµ l­u l­îng qua tõng èng sÏ ë c¸c møc ®é kh¸c nhau, cho nªn vµi èng sÏ trë nªn nãng h¬n b×nh th­êng. Trong tr­êng hîp nghiªm träng, c¸c èng cã thÓ bÞ c« lËp do cacbon vµ chÊt xóc t¸c nªn cã thÓ vì. T¸i sinh chÊt xóc t¸c trong c¸c èng bÞ c« lËp lµ ®iÒu kh«ng thÓ. Mét sè l­îng cacbon ë l¹i trong líp xóc t¸c nhiÒu h¬n vµi ngµy kh«ng thÓ khö nh­ ®· nãi trong phÇn trªn, nh­ng sÏ xö lý b»ng oxy ho¸, b»ng h¬i n­íc víi kh«ng khÝ. Xö lý b»ng h¬i n­íc víi kh«ng khÝ lµ thÝch hîp h¬n, v× nã cã thÓ ®­îc thùc hiÖn thµnh c«ng ë nhiÖt ®é thÊp, trong khi h¬i n­íc chØ hiÖu qu¶ ë nhiÖt ®é cao vµ khã ®¹t ®Õn ®Ønh reformer n¬i mµ hÇu hÕt cacbon bÞ kÕt tña. Qu¸ tr×nh nh­ sau: - C¾t dÇn l­u l­îng hydocacbon ®Çu vµo vµ ®iÒu chØnh l­u l­îng h¬i kho¶ng 10-15 tÊn /h. ¸p suÊt trong hÖ thèng reforming ph¶i cµng thÊp cµng tèt. HIC2062 nªn më vµ ©nty c« lËp phÝa tr­íc cña chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao ®­îc ®ãng l¹i. §iÒu chØnh qu¸ tr×nh ®èt sao cho ®Çu vµo líp xóc t¸c 450 0C vµ ®Çu ra líp xóc t¸c 6500C. - §­a dÇn dÇn (h¬n 4 giê) kh«ng khÝ cho ®Õn khi 4-5% thÓ tÝch trong h¬i n­íc (quan s¸t viÖc t¨ng nhiÖt ®é trong reformer thø cÊp). Kh«ng khÝ ®­îc cÊp th«ng qua mét dông cô ®Æc biÖt nèi víi èng kh«ng khÝ c«ng nghÖ, duy tr× ®iÒu kiÖn nµy ®Õn khi CO 2 trong reformer gi¶m xuèng d­íi 0,2%. NhiÖt ®é rêi reformer s¬ cÊp kh«ng 39 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  40. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ®­îc phÐp qu¸ 6500C ®Ó thóc ®Èy qu¸ tr×nh hoµn nguyªn chÊt xóc t¸c. KiÓm tra ¶nh h­ëng cña SO 2 nÕu ngé ®éc l­u huúnh ®­îc ph¸t hiÖn . - §Ó kiÓm tra khö l­u huúnh ®· hoµn thµnh ch­a, t¨ng l­u l­îng kh«ng khÝ dÇn dÇn ®Õn 8-10% thÓ tÝch cña l­u lù¬ng h¬i. Hµm l­îng CO 2 sÏ t¨ng hoÆc gi¶m rÊt Ýt - Khi viÖc khö cacbon ®· hoµn thµnh, c¾t l­u l­îng kh«ng khÝ vµ duy tr× l­u l­îng h¬i 0,5 -1 giê ®Ó lµm s¹ch kh«ng khÝ trong reformer. - Sau khi kiÓm tra sunphua trong khÝ tù nhiªn ®· ®­îc khö l­u huúnh ®­a khÝ vµ h¬i n­íc vµo nh­ quy tr×nh vËn hµnh b×nh th­êng . - ChÊt xóc t¸c reforming ®· ®­îc oxy ho¸, th× ¸p suÊt cña reformer s¬ cÊp ph¶i ®­îc gi÷ cµng thÊp cµng tèt ®Ó ®¶m b¶o t¸i hoµn nguyªn hoµn toµn. - NhiÖt ®é ra khái reformer s¬ cÊp ®­îc t¨ng lªn 750-780 0C b»ng viÖc t¨ng qu¸ tr×nh ®èt trong reformer s¬ cÊp, ®Æc biÖt lµ ë phÇn trªn cña reformer, trong khi ®ã vÉn ®­îc khèng chÕ thÊp, chó ý kh«ng ®Ó nhiÖt ®é v­ît qu¸ nhiÖt ®é thiÕt kÕ cña èng xóc t¸c. §iÒu nµy ph¶i ®­îc duy tr× 6-12h. - TiÕn hµnh b×nh th­êng ®Õn ®iÒu kiÖn ho¹t déng b×nh th­êng.  Ho¹t ho¸ ®­îc trî gióp nhê hydro. NÕu hydro cã s½n tõ chu tr×nh tæng hîp nã ®­îc ®­a vµo ngay vµo thiÕt bÞ hydro ho¸ sau khi h¬i n­íc cã l­u l­îng tèi ®a. ¸p suÊt ®­îc duy tr× thÊp. Hydrocacbon nguyªn liÖu, t­¬ng øng víi tû lÖ h¬i n­íc/cacbon vµo kho¶ng 6-8, ®­îc ®­a vµo khi nhiÖt ®é ®Çu ra vµo kho¶ng 600- 650 0C. NÕu chØ cã mét l­îng giíi h¹n hydro cã s½n, th× hydro chØ ®­îc dïng khi nhiÖt ®é ®Çu vµo reformer lµ gÇn víi nhiÖt ®é vËn hµnh b×nh th­êng . Víi hydro hoÆc hçn hîp hydro vµ khÝ, sù ho¹t ho¸ chÊt xóc 40 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  41. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương t¸c ®­îc xem lµ hoµn tÊt sau 4-8 giê ®¹t ®­îc møc nhiÖt ®é vËn hµnh b×nh th­êng, thêi gian chÝnh x¸c phô thuéc vµo møc ®é oxy ho¸. Sau thêi gian ho¹t ho¸, c¸c ®iÒu kiÖn vËn hµnh b×nh th­êng cã thÓ ®­îc thiÕt lËp dÇn. NÕu kh«ng cã s½n hydro vµ khÝ tù nhiªn hoµn toµn kh«ng chøa l­u huúnh, chÊt xóc t¸c cã thÓ ®­îc ho¹t ho¸ nhê hçn hîp h¬i n­íc/khÝ t­¬ng øng víi tû lÖ mol h¬i n­íc/cacbon kho¶ng tõ 6-8 ®­îc ®­a vµo khi nhiÖt ®é ®Çu ra kho¶ng tõ 600-6500C cña reformer. NhiÖt ®é ®­îc t¨ng dÇn dÇn ®Õn møc vËn hµnh b×nh th­êng trong kho¶ng 12 giê. Qu¸ tr×nh khö sÏ hiÖu qu¶ h¬n nÕu khÝ ®· qua reforming ®­îc khø håi trë l¹i ë phÇn hót cña m¸y nÐn khÝ tù nhiªn 10K4011. NÕu khÝ tù nhiªn chøa ®ùng hîp chÊt l­u huúnh, reformer s¬ cÊp ph¶i ®­îc khëi ®éng b»ng c¸ch cracking am«ni¨c. ThiÕt lËp mét dßng hydro khø håi ®Õn b×nh hydro ho¸ th«ng qua ®Çu nèi t¹i phÇn hót cña m¸y nÐn 10K4011 vµ thay thÕ am«ni¨c láng b»ng c¸ch khö l­u huúnh khÝ tù nhiÖn khi khÝ nµy ®· ®­îc x¸c minh b»ng ph©n tÝch r»ng hµm l­îng l­u huúnh tæng céng cña khÝ tho¸t ra tõ 10R2002B lµ d­íi 0,05ppmV. 3.2.2.3.Thu håi nhiÖt thõa. NhiÖt thõa cña khãi th¶i tõ buång bøc x¹ nhiÖt trong reformer s¬ cÊp vµ cña khÝ c«ng nghÖ ®i ra tõ reformer thø cÊp ®­îc dïng ®Ó h©m nãng c¸c dßng c«ng nghÖ kh¸c nhau vµ t¹o ra h¬i n­íc siªu cao ¸p . -Thu håi nhiÖt thõa khãi th¶i: Bé gom khái th¶i tõ hai buång bøc x¹ nhiÖt ®i vµo c«ng ®o¹n thu håi nhiÖt thõa khãi th¶i ®­îc sö dông ®Ó: H©m nãng hçn hîp khÝ tù nhiªn/h¬i n­íc tr­íc khi ®i vµo reformer s¬ cÊp. H©m nãng kh«ng khÝ c«ng nghÖ cho reformer thø cÊp 10R2003. 41 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  42. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Qu¸ nhiÖt cho h¬i n­íc cao ¸p . H©m nãng hçn hîp khÝ tù nhiªn/hydro tuÇn hoµn tr­íc khi ®i vµo hydro ho¸, hÊp thô l­u huúnh 10R2001. H©m nãng n­íc cÊp nåi h¬i cña c«ng ®o¹n thu håi nhiÖt thõa c«ng nghÖ. T¹i nhiÖt ®é ®Çu ra nhiÖt ®é khãi th¶i gi¶m xuèng kho¶ng 1620C C«ng ®o¹n thu håi nhiÖt thõa khãi th¶i ®­îc nèi víi èng khãi th«ng qua quat khãi 10K2001. Nã hót khãi ra m«i tr­êng th«ng qua èng khãi reforming 10SK2001. - Thu håi nhiÖt thõa c«ng nghÖ: KhÝ c«ng nghÖ rêi c«ng ®o¹n reforming ®i vµo lß h¬i nhiÖt thõa 10E2008 vµ bé qu¸ nhiÖt h¬i n­íc 10E2009. H¬i n­íc b·o hoµ ë ¸p suÊt 118bar ®­îc sinh ra trong 10E2008. Trong 10E2009 h¬i n­íc ®­îc qu¸ nhiÖt tõ 3240C lªn 3760C. Bao h¬i 10V2001 ®­îc dïng chung cho 10E2008/2010 vµ lß h¬i nhiÖt thõa tæng hîp am«ni¨c 10E5001. KhÝ c«ng nghÖ ®­îc lµm nguéi ®Õn 3600C trong bé qu¸ nhiÖt 10E2009 tr­íc khi ®i vµo chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao 10R2004. 3.2.2.4 Hµm l­îng Mªtan d­ t¹i ®Çu ra cña reforming s¬ cÊp. Hµm l­îng mªtan trong kh«ng khÝ c«ng nghÖ t¹i ®Çu ra cña reformer s¬ cÊp b×nh th­ßng lµ kho¶ng 14,8 (13,2)% mol tÝnh theo khÝ kh« vµ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng nh÷ng ®¹i l­îng sau ®©y : -Ap suÊt vËn hµnh -NhiÖt ®é reforming Qu¸ tr×nh ®¹t ®Õn c©n b»ng ho¸ häc trªn lý thuyÕt phô thuéc vµo c«ng suÊt vµ ho¹t tÝnh cña chÊt xóc t¸c. §Ó ®¸nh gi¸ ho¹t tÝnh cña chÊt xóc t¸c, so s¸nh hµm l­îng 42 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  43. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương mªtan trªn thùc tÕ víi hµm l­îng mªtan trªn lý thuyÕt. §­êng cong biÓu diÔn sù rß rØ mªtan nh­ mét hµm sè cña tû lÖ h¬i n­íc/cacbon vµ nhiÖt ®é t¹i nh÷ng ¸p suÊt kh¸c nhau ®­îc ®­a ra trong c¸c s¬ ®å ë phÇn phô lôc A7, A8, A9, A14 §Ó ®¹t ®­îc mét møc rß rØ mªtan tèi thiÓu, tÊt c¶ c¸c èng xóc t¸c cÇn cã cïng nhiÖt ®é ë ®Çu ra. ChÝnh v× thÕ, qu¸ tr×nh ®èt trong lß ®èt ph¶i ®­îc ®iÒu chØnh ®Ó duy tr× ë møc ®ång ®Òu t¹i c¸c ®ång hå nhiÖt ®é. Khi c¸c chÊt xóc t¸c trë nªn giµ ®i, qu¸ tr×nh ®¹t ®Õn c©n b»ng cña khÝ ®Çu ra cã huynh h­íng t¨ng lªn khiÕn cho sù rß rØ mªtan còng t¨ng lªn. 3.2.2.5 Tû lÖ steam/gas cña reforming s¬ cÊp. Tû lÖ steam/gas cña reforming s¬ cÊp lµ rÊt quan träng, trong mäi tr­êng hîp duy tr× l­u l­îng h¬i n­íc ®Õn reforming s¬ cÊp, tû lÖ lµ 2,8 hoÆc cao h¬n. Tû lÖ nµy cã thÓ tÝnh to¸n tõ l­u l­îng h¬i n­íc vµ bé phËn t¸ch khÝ c«ng nghÖ. Tû lÖ steam/gas t¹i ®Çu ra cña thiÕt bÞ reformer ®­îc tÝnh t­¬ng ®­¬ng víi tû lÖ oxy/cacbon. Tû lÖ nµy kh«ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh reforming h¬i n­íc. Cô thÓ nh­ sau: C C 2 *C r = H 2O CO CO2 O / C C C C CO CO2 CH 4 Trong ®ã : r O / C lµ tû lÖ oxy/cacbon Ci lµ nång ®é khÝ, mol khÝ kh« Nång ®é n­íc th× kh«ng ®­îc biÕt nh­ng cã thÓ ®­îc tÝnh to¸n dùa vµo hai ph­¬ng tr×nh sau:  TÝnh to¸n dùa vµo ph¶n øng chuyÕn ho¸ : H 2 O + CO  H 2 + CO 2 H»ng sè c©n b»ng cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: C *C K = H 2 CO2 (*) SHIFT C *C CO H 2O Trong ®ã : K SHIFT lµ h»ng sè c©n b»ng, cã thÓ lÊy tõ b¼ng gi¸ trÞ Table1 nhê nhiÖt ®é h¬i n­íc ra khái thiÕt bÞ rerformer ë phÇn 43 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  44. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương phô lôc A2-A3 Thµnh phÇn n­íc cã thÓ ®­îc tÝnh tõ ph­¬ng tr×nh (*) nh­ sau: C *C C = H 2 CO2 H 2O CCO * KSHIFT  TÝnh to¸n dùa vµo ph¶n øng reforming. CH 4 + H 2 O  3H 2 + CO H»ng sè c©n b»ng cã thÓ ®­îc tÝnh nh­ sau: P3 * P K = H 2 CO ( ) REF P * P CH 4 H 2O Trong ®ã : K REF lµ h»ng sè c©n b»ng, nã cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh tõ Table2 nhê nhiÖt dé ®Çu ra cña thiÕ bÞ reformer. Pi lµ ¸p suÊt tíi h¹n cña c¸c cÊu tö , atm tuyÖt ®èi. Ph­¬ng tr×nh ( ) cã thÓ chuyÓn ho¸ thµnh phÇn tr¨m khÝ kh« nh­ sau: 3 2 CH *CCO P K = 2 * ( ) REF C *C (100 C )2 CH 4 H 2O H 2O Trong ®ã : P lµ ¸p suÊt ra khái thiÕt bÞ reformer, atm tuyÖt ®èi Hµm l­îng n­íc cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh b»ngph­¬ng ph¸p gi¶ sö kiÓm tra 3.2.2.6.Hµm l­îng kh«ng khÝ thõa. Kh«ng khÝ thõa thiÕt kÕ lµ 2%mol O2 khÝ kh« t­¬ng øng víi 10% kh«ng khÝ thõa. §iÒu chØnh ®óng l­îng giã sÏ quyÕt ®Þnh cho hiÖu suÊt nhiÖt kh«ng khÝ thõa. Cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng cöa giã ®Çu hót cña qu¹t khãi 10H2001 cña cöa giã s¬ cÊp. Trong lóc ®iÒu chØnh l­îng kh«ng khÝ thõa, ngän löa c¸c becdèt ph¶i lu«n ®­îc gi÷ æn ®Þnh. Nªn tr¸nh gi¶m hµm l­îng khãi th¶i do cã thÓ h×nh thµnh cacbon trong c¸c èng xóc t¸c ë ®iÒu kiÖn nh­ thÕ. ¥ ®iÒu kiÖn vËn hµnh b×nh th­êng, khÝ tù nhiªn ®Õn Reformer s¬ cÊp lµ khÝ ®­îc trén bëi khÝ tù nhiªn, khÝ th¶ tõ c«ng ®o¹n t¸ch CO2 10V3002 vµ t¸ch khÝ ra tõ c«ng ®o¹n thu håi NH3. Tuy nhiªn 44 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  45. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương lóc khëi ®éng c¸c bec®èt chØ ®èt khÝ tù nhiªn. Khi khÝ nh¶ ra tõ c«ng ®o¹n t¸ch CO2 vµ khÝ t¸ch ra tõ c«ng ®o¹n thu håi NH3 ®· cã víi ®iÒu kiÖn èng gãp khÝ cã ¸p, ¸p suÊt ®­îc khèng chÕ b»ng PIC3049, th× ®­a khÝ nµy vµo bec®èt tõ tõ. L­u l­îng khÝ tù nhiªn sÏ gi¶m dÇn ®Ó gi÷ nhiÖt ®é ®Çu ra cña reformer s¬ cÊp æn ®Þnh. 3.2.2.7.ChØ tiªu c«ng nghÖ:  KhÝ c«ng nghÖ c¬ b¶n( b¶n A3) KhÝ khãi lß : TÝnh chÊt Hµm l­îng ( % mol) NhiÖt dé L­u 0 O2 N2 CO2 Ar ( C) l­îng (m3/h) Lo¹i khÝ KhÝ khãi lß t¹i 2,04 86,16 10,47 1,33 1027 186585 vïng ®èi l­u KhÝ khãi lß t¹i * * * * 162 186585 qu¹t hót * : Thµnh phÇn kh«ng x¸c ®Þnh N­íc cÊp nåi h¬i vµ h¬i n­íc : N­íc cÊp nåi h¬i vµ h¬i NhiÖt ®é (0C) ¸p suÊt (bar) L­u l­îng (kg/h) n­íc N­íc cÊp nåi h¬i tr­íc 132 127 57703 khi vµo 10E2005 N­íc cÊp nåi h¬i tr­íc 132 127 17299 khi vµo 10E2013, 10E2012A/B, 10E5002 N­íc cÊp nåi h¬i vµo 305 * 230500 10V2001 H¬i b·o hoµ ra khái 324 118 228195 10V2001 H¬i siªu cao ¸p ra khái 515 110 228695 10E2003 45 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  46. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương KhÝ nhiªn liÖu: KhÝ nhiªn liÖu NhiÖt ®é ¸p suÊt L­u l­îng NhiÖt trÞ 0 ( C) (bar) (kg/h) (kj/h) KhÝ tù nhiªn dïng lµm 30 5 11272 40858 nhiªn liÖu KhÝ t¸ch nhanh tõ 82 5,5 1172 3350 10V3002 KhÝ tæng hîp thõa 43 25,5 986 8140 tr­íc m¸y nÐn khÝ tæng hîp khÝ tËn dông tõ côm 33,4 14,7 8135 9267 thu håi hydro PK5001 3.3. QU¸ TR×NH CHUYÓN HO¸ CO : 3.3.1.M« t¶ thiÕt bÞ. Khí Reforming Tháp chuyển Tháp chuyển hóa CO nhiệt hóa CO nhiệt Khí sạch độ cao độ thấp S¬ ĐỒ 5: CÔNG ĐOẠN CHUYỂN HÓA CO THÀNH CO2 Stt Tªn thiÕt bÞ Ký hiÖu 1 1 ThiÕt bÞ chuyÓn ho¸ nhiÖt ®é cao 10R2004 1 2 Bé gia nhiÖt ban ®Çu cho mªtan ho¸ 10E2011 1 3 Nåi h¬i nhiÖt thõa 10E2010 2 4 Bé tiÒn gia nhiÖt n­íc cÊp nåi h¬i sè 1 10E2012A/B 1 46 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  47. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương 5 ThiÕt bÞ chuyÓn ho¸ nhiÖt ®é thÊp 10R2005 3.3.2.M« t¶ c«ng nghÖ tæng qu¸t. V× CO vµ CO 2 g©y ngé ®éc xóc t¸c tæng hîp Am«niac vµ t¹o thµnh tinh thÓ Cacbamat g©y t¾c ®­êng èng dÉn khÝ nguyªn liÖu tuÇn hoµn : 2NH 3 + CO 2  NH 4 - CO -NH 2 Do ®ã chóng ph¶i ®­îc lo¹i bá tr­íc khi ®­îc ®­a tíi thiÕt bÞ tæng hîp Amoniac Cacbonmonoxit (CO) trong khÝ c«ng nghÖ rêi khái c«ng ®o¹n refoming thø cÊp cã nhiÖt ®é rÊt cao 9610C ®­îc lµm l¹nh xuèng ®Õn kho¶ng 3600C b»ng viÖc t¹o ra h¬i n­íc trong nåi h¬i nhiÖt th¶i10E2008 vµ bé gia nhiÖt h¬i n­íc 10E2009. §©y lµ nhiÖt ®é thÝch hîp cho ph¶n øng chuyÓn ho¸ : CO + H 2 O  H 2 + CO 2 H = -41KJ/mol Do ph¶n øng chuyÓn ho¸ CO to¶ nhiÖt nªn c©n b»ng cña ph¶n øng chuyÓn vÒ phÝa t¹o thµnh nhiÒu CO 2 h¬n khi ë nhiÖt ®é thÊp vµ cã nhiÒu h¬i n­íc h¬n. Tuy nhiªn tèc ®é ph¶n øng sÏ t¨ng nÕu ë nhiÖt ®é cao h¬n. NhiÖt ®é tèi ­u cho ph¶n øng phô thuéc vµo ho¹t tÝnh cña chÊt xóc t¸c vµ thµnh phÇn cña khÝ. §iÒu nµy cã nghÜa lµ ®èi víi ph¶n øng chuyÓn ho¸ CO sÏ cã mét nhiÖt ®é tèi ­u phô thuéc vµo ho¹t tÝnh xóc t¸c vµ tèc ®é l­u chÊt nã sÏ cho ra mét ®é chuyÓn ho¸ tèi ­u. Do ®ã chuyÓn ho¸ CO ®­îc h×nh thµnh qua hai b­íc nhiÖt ®é thÊp vµ nhiÖt ®é cao ®Ó ®¶m b¶o l­îng d­ CO thÊp vµ h×nh thµnh s¶n phÈm phô thÊp. 3.3.2.1.ChuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao.  Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ: KhÝ c«ng nghÖ cã ¸p suÊt kho¶ng 30,2 bar nhiÖt ®é 360 0C ®­îc ®­a vµo thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao 10R2004. T¹i ®©y d­íi t¸c dông cña chÊt xóc t¸c SK2012, tèc ®é ph¶n øng x¶y ra 47 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  48. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương nhanh, hÇu hÕt CO ®­îc chuyÓn ho¸ thµnh CO 2 (nång ®é CO tõ 13,72%V sÏ gi¶m xuèng 3,39%V). KhÝ ra khái 10R2004 ®­îc lµm nguéi trong lß h¬i nhiÖt thõa sè hai 10E2010 ho¹t ®éng song song víi thiÕt bÞ c©n b»ng nhiÖt 10E201. Sau ®ã hai dßng khÝ nµy l¹i ®­îc trén lÉn víi nhau vµ ®Õn bé trao ®æi nhiÖt 10E2012 A/B. T¹i ®©y nã bÞ n­íc cÊp nåi h¬i tõ hÖ thèng n­íc khö O 2 lÊy nhiÖt nªn nhiÖt ®é dßng khÝ c«ng nghÖ gi¶m xuèng cßn 1900C, ¸p suÊt 29,1 bar vµo thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ nhiÖt ®é thÊp. Trong vËn hµnh b×nh th­êng, hµm l­îng CO t¹i ®Çu ra cña 10R2004 n»m trong kho¶ng 3,2 (3,4)% mol khÝ kh«. Khi chÊt xóc t¸c chuyÓn ho¸ trë nªn giµ cçi vµ ho¹t tÝnh cña nã gi¶m xuèng, qu¸ tr×nh ®¹t ®Õn c©n b»ng t¨ng lªn. HÖ sè ph¶n øng (Kp) cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh c¬ b¶n dùa trªn viÖc ph©n tÝch dßng khÝ ®i ra khái b×nh chuyÓn ho¸. Gi¸ trÞ Kp cã thÓ ®­îc tÝnh to¸n sö dông ph­¬ng tr×nh d­íi ®©y. Víi Kp lµ ®Çu vµo, nhiÖt ®é c©n b»ng cã thÓ ®­îc tÝnh to¸n trong b¶ng A1-A3 ë phÇn phô lôc %molCO *%molH KP = 2 2 %molCO * %molH 2O Sù kh¸c biÖt gi÷a nhiÖt ®é c©n b»ng vµ nhiÖt ®é thùc tÕ, nhiÖt ®é ®¹t ®Õn c©n b»ng lµ nh÷ng chØ tiªu cña ho¹t tÝnh xóc t¸c.  ChÊt xóc t¸c: ChÊt xóc t¸c cña qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao cã ®Æc ®iÓm lµ : Tªn th­¬ng m¹i : SK-201-2 LÝch th­íc : 6*6 ring L­u l­îng chÊt xóc t¸c mµ thiÕt bÞ yªu cÇu : 42,3 m3 L­u l­îng chÊt xóc t¸c ®­îc cung cÊp vµo thiÕt bÞ : 43,6m3 Thµnh phÇn theo thÓ tÝch c¸c chÊt chøa trong chÊt xóc t¸c : 48 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  49. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Thµnh phÇn Fe2O3 Cr2O3 CuO % 80-90 8-13 1-2 SK-201-2, lµ chÊt xóc t¸c oxit crom t¨ng c­êng b»ng oxit s¾t d­íi d¹ng h¹t, ®­êng kÝnh 6mm vµ cao 6mm. ChÊt xóc t¸c ®­îc ph©n phèi ë tr¹ng th¸i oxit cao nhÊt nªn nã kh«ng bÞ ¶nh h­ëng bëi kh«ng khÝ, h¬i n­íc, CO2 vµ khÝ tr¬ ë nhiÖt ®é cao. Tuy nhiªn do qu¸ tr×nh t¸i kÕt tinh cã thÓ x¶y ra nªn chÊt xóc t¸c ë d¹ng oxit kh«ng nªn bÞ nung nãng ë nhiÖt ®é lín h¬n 4000C. Khi cßn míi, chÊt xóc t¸c cã thÓ ho¹t ®éng ë nhiÖt ®é khÝ ®Çu vµo lµ 3500C vÒ sau do l·o ho¸ chÊt xóc t¸c nªn nhiÖt ®é tèi ­u ho¸ ®Çu vµo sÏ t¨ng lªn, ®ång thêi nhiÖt ®é ®Çu ra kh«ng ®¹t ®Õn 4800C, ho¹t tÝnh chÊt xóc t¸c sÏ gi¶m tõ tõ, nªn nhiÖt ®é ®Çu vµo nªn cao h¬n 3500C ®Ó qu¸ tr×nh lo¹i c¸c hîp chÊt l­u huúnh vÉn ®­îc b¶o ®¶m. ChÊt xóc t¸c kh«ng nªn tiÕp xóc víi khÝ hydro vµ CO kh« v× chóng cã thÓ lµm háng chÊt xóc t¸c. ChÊt xóc t¸c l¹nh ®i cã thÓ ®­îc h©m nãng b»ng h¬i n­íc kÓ c¶ khi oxy ho¸ vµ hoµn nguyªn. Nång ®é Clo < 10ppm trong khÝ ®Çu vµo sÏ kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn ho¹t tÝnh chÊt xóc t¸c C¸c giät n­íc ng­ng tô trªn chÊt xóc t¸c nãng cã thÓ lµm ph©n huû chÊt xóc t¸c, ®ång thêi chÊt xóc t¸c rÊt nh¹y c¶m víi muèi v« cá cã thÓ h×nh thµnh trong h¬i n­íc. Do chÊt xóc t¸c ®· ®­îc ho¹t ho¸ cã tÝnh tù bèc ch¸y nªn nã ph¶I ®­îc vËn chuyÓn mét c¸ch hÕt søc cÈn thËn trong khi dë chÊt xóc t¸c. 3.3.2.2.ChuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp.  Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ: Khi qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp ®­îc ®­a vµo vËn hµnh, tû lÖ h¬i n­íc/cacbon t¹i ®Çu vµo cña reforming s¬ cÊp ph¶i ®­îc gi¶m xuèng cßn 3,5-4,5 nh»m cã ®­îc ®iÓm s­¬ng ng­ng tô cña khÝ c«ng nghÖ thÊp khi khÝ nµy ®­îc ®­a vµo thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ 49 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  50. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương CO nhiÖt ®é thÊp. Víi hai líp xóc t¸c kh¸c nhau, líp trªn cïng lµ chÊt xóc t¸c nÒn Cr«m (Chromium – based catalyst) LSK, líp cßn l¹i lµ LK821- 2, tæng hµm l­îng chÊt xóc t¸c trong thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp lµ 35,7m 3 , khÝ c«ng nghÖ cã ¸p suÊt 29,1 bar, nhiÖt ®é 1900C bÞ khö hµm l­îng CO xuèng nhá h¬n 1% (th­êng lµ 0,25%). Gi¸ trÞ nµy cÇn ®­îc kiÓm tra th­êng xuyªn ®Ó cã thÓ ph¸t hiÖn sù bÊt th­êng bëi mét møc CO cao sÏ dÉn ®Õn sù gia t¨ng nhiÖt ®é lín khi qua b×nh chuyÓn ho¸ (cø 730C cho 1%CO). Nång ®é CO cã thÓ ®­îc gi¶m b»ng c¸ch phun h¬i n­íc cao ¸p phÝa tr­íc cña b×nh chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao. Khi ra ë ®¸y 10R2005, nã ®ùoc lµm l¹nh xuèng kho¶ng 1580C th«ng qua bé trao ®æi nhiÖt n­íc cÊp nåi h¬i sè hai 10E2013 tr­íc khi ®­a ®Õn côm t¸ch lo¹i CO 2  ChÊt xóc t¸c. Së dÜ thiÕt bÞ chuyÓn hãa nhiÖt ®é thÊp cã thÓ chuyÓn ho¸ mét c¸ch triÖt ®Ó lµ nhê sö dông hai líp xóc t¸c kh¸c nhau, líp trªn cïng lµ chÊt xóc t¸c nÒn Cr«m (Chromium – based catalyst) LSK, líp cßn l¹i lµ LK821-2, chÊt xóc t¸c LSK b¶o vÖ cho chÊt xóc t¸c chuyÓn ho¸ CO chèng l¹i Clo vµ nh÷ng giät h¬i ng­ng tô, chÊt xóc t¸c cßn l¹i lµ LK-821-2 chøa ®ùng oxit ®ång, cr«m vµ nh«m, nã cã kÝch th­íc cao h¬n chÊt xóc t¸c SK-201-2. ChÊt cña xóc t¸c chuyÓn ho¸ CO thÊp cã ®Æc ®iÓm sau : Tªn th­¬ng m¹i : SK-821-2 LÝch th­íc : 4,5*4,5 Table (4,5*3,5 Table) L­u l­îng chÊt xóc t¸c mµ thiÕt bÞ yªu cÇu : 4,6m3 L­u l­îng chÊt xóc t¸c ®­îc cung cÊp vµo thiÕt bÞ : 4,8m3 Thµnh phÇn theo thÓ tÝch c¸c chÊt chøa trong chÊt xóc t¸c : Thµnh phÇn ZnO Cr2O3 CuO 50 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  51. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương % 25-35 40-50 15-20 NhiÖt ®é vËn hµnh b×nh th­êng n»m trong kho¶ng 170- 2500C, nÕu tiÕp xóc víi nhiÖt ®é 3000C trong thêi gian ng¾n sÏ kh«ng ¶nh h­ëng tæn h¹i ®Õn chÊt xóc t¸c. VËn hµnh b×nh th­êng nªn thùc hiÖn ë nhiÖt ®é cµng thÊp cµng tèt. Tuy nhiªn ë nhiÖt ®é gÇn ®iÓm s­¬ng ho¹t tÝnh xóc t¸c cã thÓ bÞ gi¶m do nuíc ng­ng tô ë bªn trong xóc t¸c lµm gi¶m bÒ mÆt tù do cho nªn lóc vËn hµnh nªn gi÷a nhiÖt ®é trªn ®iÓm s­¬ng cña khÝ c«ng nghÖ 15-20 0C. Dï ®· chän nhiÖt ®é, ¸p suÊt, vµ chÕ ®é vËn hµnh tèi ­u nhÊt nh­ng ®Õn mét thêi ®iÓm nµo ®ã chÊt xóc t¸c sÏ bÞ mÊt hoÆc gi¶m dÇn ho¹t tÝnh do ®ã ta cÇn ph¶i hoµn nguyªn chÊt xóc t¸c l¹i ®Ó tiÕp tôc vËn hµnh. - Hoµn nguyªn chÊt xóc t¸c cña thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp. + Tr­íc khi ho¹t ho¸ chÊt xóc t¸c . ChÊt xóc t¸c LK-821-2®­îc ho¹t ho¸ b»ng c¸ch khö ®ång oxit thµnh ®ång nguyªn chÊt sö dông hydro lµm chÊt khö.Cacbonmonoxit còng khö ®­îc chÊt xóc t¸c nh­ng nhiÖt ®é cña ph¶n øng nµy lín gÊp hai lÇn so víi dïng hydro.L­îng nhiÖt to¶ ra bëi qu¸ tr×nh hoµn nguyªn lµ rÊt lín so víi nhiÖt to¶ ra trong ph¶n øng chuyÓn ho¸ CO b×nh th­êng, chÝnh v× vËy ph¶i hÕt søc cÈn thËn khi chÊt xóc t¸c ch­a hoµn nguyªn tiÕp xóc víi c¸c chÊt khi dïng ®Ó hoµn nguyªn. Trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn, mét l­îng nhá cacbonmonoxit ®­îc gi¶i phãng tõ chÊt xóc t¸c LK-821-2.Thªm vµo ®ã, nÕu khÝ hoµn nguyªn (reducing gas) chøa cacbonmonoxit, th× cacbondioxit ®­îc sinh ra. Mét dßng khÝ tr¬ ho¸ ph¶i ®­îc thiÕt lËp tõ vßng hoµn nguyªn nh»m duy tr× ¸p suÊt riªng phÇn cña cacbondioxit( céng víi cacbonmonoxit) d­íi 1 bar do nã cã thÓ ph¶n øng víi chÊt xóc t¸c ®Ó t¹o thµnh hîp chÊt cacbonnat, vµ diÒu nµy lµm suy yÕu chÊt xóc 51 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  52. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương t¸c. - Quy tr×nh ho¹t ho¸. Qu¸ tr×nh hoµn nguyªn b©y giê ®­îc thùc hiÖn theo thø tù sau ®©y: §­a bé lµm l¹nh khëi ®éng 10E2014 vµo vËn hµnh b»ng c¸ch më van bypass t¹i ®Çu vµo dßng n­íc lµm m¸t, t¨ng ¸p suÊt vµ sau ®ã më van c« lËp ë dßng vµo chÝnh. Më tõ tõ van c« lËp ë dßng chÝnh ra.Trong tr­êng hîp ¸p suÊt cña ®Çu nguån n­íc lµm m¸t lµ cao h¬n b×nh th­êng, do tèc ®é tuÇn hoµn thÊp, ®ãng mét phÇn van ®Çu ra chÝnh ®Ó tr¸nh sù dung ®éng trong bé trao ®æi nhiÖt. Ap suÊt Nit¬ tuÇn hoµn ph¶i ë møc cao nh­ cã thÓ ®Ó ®¹t ®­îc mét tèc ®é tuÇn hoµn cao, lµm t¨ng c­êng qu¸ tr×nh hoµn nguyªn. Khëi ®éng qu¹t Nit¬ 10K2003 theo yªu cÇu cña chÕ ®é vËn hµnh.C«ng suÊt qu¹t phØa ë møc cao nh­ cã thÓ. . Ph©n tÝch hydro: ViÖc ph©n tÝch hydro t¹i ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña thiÕt bÞ ph¶n øng lµ b¾t buéc, ®ù¬c ph©n tÝch t¹i tr­íc vµ sau ®iÓm bæ sung hydro (10AP2576 vµ 10AP2577) ®ù¬c thùc hiÖn ngay tõ khi khëi ®éng chu tr×nh tuÇn hoµn, trong kho¶ng thêi gian mçi nöa giê, còng cÇn kiÓm tra sù rß rØ cña khÝ c«ng nghÖ hoÆc hydro vµo chu tr×nh tuÇn hoµn. . CÇn chØnh bé ®o l­u l­îng hydro:ViÖc cÇn chØnh bé ®o l­u l­îng hydro 10FI2577 ®­îc thùc hiÖn tr­íc khi gia nhiÖt ®­îc b¾t ®Çu (trÔ nhÊt lµ khi nhiÖt ®é cña ®Çu vµo ®¹t ®Õn 1200C ) lµ hÕt søc cÇn thiÕt. §­a h¬i n­íc ®Õn bé trao ®æi nhiÖt Nit¬ kh¬i ®éng 10E2015 vµ b¾t ®Çu ®èt nãng líp xóc t¸c tõ nhiÖt ®é m«i tr­êng ®Õn 170 0C. NhiÖt ®é cã thÓ ®­îc n©ng lªn víi tèc ®é nhanh nh­ cã thÓ mµ kh«ng cÇn quan t©m ®Õn c«ng suÊt cña bé gia nhiÖt, ®­êng èng vµ thiÕt bÞ. NÕu mét vµi ®ång hå cho thÊy sù dao ®éng lín vÒ nhiÖt ®é khi ®¹t ®Õn 1000C, ®iÒu nµy cã thÓ lµ do sù hiÖn diÖn cña n­íc trong 52 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  53. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương c¸c giÕng nhiÖt (thermowell) vµ viÖc thæi c¸c giÕng nhiÖt b»ng khÝ Nit¬ lµ cÇn thiÕt. Sau khi ®¹t ®Õn 1700C t¹i ®Çu vµo cña thiÕt bÞ ph¶n øng, duy tr× nhiÖt ®é ®Çu vµo vµ cho phÐp nhiÖt ®é cña c¸c líp xóc t¸c trong thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ æn ®Þnh. Khi nhiÖt ®é ®· ®i vµo æn ®Þnh, bæ sung mét l­îng hydro t­¬ng øng víi tõ 0,3-0,5% mol vµo dßng khÝ l­u håi Nit¬.KhÝ giµu hydro (khÝ l­u håi tõ ®Çu nguån) ®­îc bæ sung vµo vßng khëi ®éng Nit¬ phÝa sau cña thiÕt bÞ 10V2002 nhê van 10HV2576.NhiÖt ®é t¹i ®Ønh cña líp xóc t¸c ph¶i ®­îc quan s¸t cÈn thËn (0,5%mol hydro trong dßng Nit¬ g©y nªn sù gia t¨ng nhiÖt ®é trong toµn líp xóc t¸c kho¶ng 170C .) Sau khi æn ®Þnh nhiÖt ®é líp xóc t¸c, x¸c minh b»ng ph©n tÝch møc tiªu thô hydro, t¨ng l­u l­îng hydro dÇn dÇn (tèi ®a lµ theo nÊc 0,5%mol) vµ ®iÒu chØnh nã ®Ó cho mét nhiÖt ®é gia t¨ng khi ®i qua líp xóc t¸c kho¶ng 60 0C, vÝ dô kho¶ng 1700C ë ®Çu vµo vµ 2300C t¹i ®iÓm nãng cuèi cïng tho¸t ra khái thiÕt bÞ chuyÓn ho¸. Nång ®é hydro ®Çu vµo kh«ng ®­îc phÐp v­ît qua 2,5%mol t¹i giai ®o¹n nµy. Khi khÝ l­u håi chøa ®ùng hydro còng ch­a c¸c lo¹i khÝ kh¸c, hÇu hÕt lµ Nit¬, lµ khÝ tr¬, ¸p suÊt trong vßng Nit¬ sÏ t¨ng lªn. Mét dßng phãng kh«ng nhá cã thÓ cÇn ®­îc thiÕt lËp b»ng c¸ch më van cÇu vËn hµnh b»ng tay trªn dßng x¶ phÝa sau cña thiÕt bÞ 10V2002 ®Ó duy tr× ¸p suÊt. Qu¸ tr×nh hoµn nguyªn b©y giê cã thÓ ®ù¬c thùc hiÖn t¹i c¸c ®iÒu kiÖn ®Çu vµo cña thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ nh­ ®· nãi trªn trong kho¶ng vµi giê vµ vïng hoµn nguyªn di chuyÓn xuèng phÝa d­íi qua líp xóc t¸c. NÕu ®iÓm nãng chÊt xóc t¸cv­ît qu¸ 2500C, dßng hydro ph¶i ®ù¬c ng­ng ngay lËp tøc. NÕu ®iÓm nãng (hot spot) cña chÊt xóc t¸c cã khuynh h­íng 53 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  54. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương t¨ng trªn 2300C, gi¶m l­u l­îng hydro v× yªu cÇu ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é. NÕu nhiÖt ®é chÊt xóc t¸c r¬i vµo t×nh tr¹ng hoµn toµn mÊt kiÓm so¸t (gia t¨ng nhanh chãng nhiÖt ®é cña ®iÓm nãng), viÖc thªm hydro vµo vßng tuÇn hoµn Nit¬ ph¶i ng­ng l¹i ngay lËp tøc vµ thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ ph¶i ®­îc khö ¸p vµ tr¬ ho¸ b»ng khÝ Nit¬. Khi vïng hoµn nguyªn tiÕn ®Õn líp xóc t¸c ë d­íi ®¸y thiÕt bÞ, sù trµn ngËp hydro cã thÓ x¶y ra sau ®ã, g©y nªn sù gia t¨ng nhanh chãng l­îng hydro trong vßng nÕu l­u l­îng dßng khÝ l­u håi make-up kh«ng ®­îc gi¶m.Do kh«ng nªn ®Ó v­ît qu¸ 2,5%mol hydro t¹i ®Çu vµo cña thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ vµo thêi ®iÓm nµy, dßng khÝ l­u håi make- up ph¶i ®­îc gi¶m t­¬ng øng. Khi suÊt hiÖn sù gi¶m tèc ®é hoµn nguyªn, nh­ ®­îc chØ ®Þnh b»ng sù gi¶m nhiÖt ®é cña ®iÓm nãng t¹i ®¸y líp xóc t¸c hoÆc t¹i ®Çu ra cña thiÕt bÞ chuyÓn ho¸, cÇn thiÕt ph¶i t¨ng tõ tõ nhiÖt ®é líp xóc t¸c trªn ®Ønh vÒ phÝa2200C víi tèc ®é 15-200C /h.NhiÖt ®é ®iÓm nãng ph¶i ë d­íi 2300C . Khi nhiÖt ®é 2200C ®· ®¹t ®­îc t¹i ®Çu vµo cña thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ vµ s¬ ®å nhiÖt ®é ®· ®i vµo æn ®Þnh, nång ®é hydro cã thÓ cho t¨ng lªn tõ tõ ®Õn kho¶ng 4%mol, víi ®iÒu kiÖn nµy kh«ng lµm t¨ng nhiÖt ®é lªn cao h¬n 2300C t¹i bÊt cø n¬i nµo trong líp xóc t¸c hoÆc ®Çu ra cña thiÕt bÞ chuyÓn ho¸. TiÕp tôc dßng l­u håi t¹i c¸c ®iÒu kiÖn nªu trªn, vÝ dô kho¶ng 4%mol hydro vµ 2200C, cho ®Õn khi møc tiªu thô hydro dõng l¹i.Qu¸ tr×nh hoµn nguyªn ®­îc xem nh­ hoµn tÊt khi møc tiªu thô hydro ®· v­ît qu¸ 0,2% mol trong 2giê. Khi toµn bé quy tr×nh hoµn nguyªn ®· hoµn tÊt ,tiÕp tôc dßng tuÇn hoµn nh»m duy tr× nhiÖt ®é chÊt xóc t¸c lín h¬n ®iÓm ng­ng tô cña khÝ c«ng nghÖ kho¶ng 200C. Duy tr× dßng tuÇn hoµn cho ®Õn khi mét vµi giê tr­íc khi ®­a khÝ c«ng nghÖ vµo ®­îc chuÈn bÞ. 54 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  55. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ViÖc ng­ng dßng khÝ l­u håi chøa hydro ngay lËp tøc bÊt cø khi nµo dßng tuÇn hoµn Nit¬ bÞ ng­ng l¹i trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn lµ hÕt søc quan träng, viÖc nµy ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ®ãng van ®iÒu khiÓn 10HV2576. 3.3.2.3.Thu håi nhiÖt thõa. Gi÷a hai thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO, khÝ c«ng nghÖ ®­îc lµm nguéi b»ng chuçi c¸c trao ®æi nhiÖt: ThiÕt bÞ c©n b¨ng nhiÖt 10E2011, bé qu¸ nhiÖt h¬i n­íc 10E2010 vµ bé h©m nãng n­íc lß h¬i sè mét 10E2012, khÝ c«ng nghÖ ®­îc lµm nguéi b»ng chuçi c¸c trao ®æi nhiÖt ®Õn nhiÖt ®é ®Çu vµo thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp lµ 190 0C. Sau thiÕt bÞ chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp, khÝ c«ng nghÖ ®­îc lµm nguéi b»ng bé h©m nãng n­íc lß h¬i sè hai 10E2013, nåi ®un tripper 10E3002 tr­íc khi ®i vµo c«ng ®o¹n t¸ch CO 2 . 3.3.4.ChØ tiªu c«ng nghÖ. Lo¹i khÝ Hµm l­îng (%mol) NhiÖt ¸p suÊt L­u l­îng 0 H2 N2 CO CO2 Ar CH4 ®é ( C) (bar) (kg/h) KhÝ vµo TB 54,29 20,04 13,26 7,52 0,29 0,60 360 30,2 256307 chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao KhÝ ra TB 58,34 21,91 3,23 15,71 0,26 0,55 432 29,5 256307 chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é cao KhÝ vµo chuyÓn 58,34 21,91 3,23 15,71 0,26 0,55 190 29,1 * ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp KhÝ ra TB 59,55 21,27 0,23 18,16 0,26 0,53 213 28,4 256307 chuyÓn ho¸ CO nhiÖt ®é thÊp * : Thµnh phÇn kh«ng x¸c ®Þnh 3.4.qu¸ tr×nh HÊP THô CO 2 . 55 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  56. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương 3.4.1.M« t¶ thiÕt bÞ Khí CO2 đi Tháp tách Tháp hấp CO2 thụ CO2 D D 2 2 M M Dung Dung S¥ §Ồ 6: CÔNG ĐOẠN TÁCH CO2 Sèthø tù Ký hiÖu thiÕt Tªn thiÕt bÞ Sè l­îng Bþ 1 10T3001 ThiÕt bÞ t¸i sinh MDEA 1 2 10T3002 ThiÕt bÞ hÊp thô 1 3 10HT3001 Turbin thuû lùc 1 4 P3001A/B B¬m dung dÞch MDEA giµu 2 5 MP3001A/B Motor cña b¬m P3001A/B 2 6 P3002A/B B¬m dung dÞch MDEA nghÌo 2 7 MP3002A/B B¬m dung dÞch MDEA nghÌo 2 8 P3003A/B B¬m dung dÞch MDEA b¸n 2 nghÌo tíi thiÕt bÞ t¸i sinh 9 MP3003A/B Motor cña b¬m P3003A/B 2 10 P3004A/B B¬m n­íc ng­ng tõ 10V3003 2 11 MP3004A/B Motor cña b¬m P3004A/B 2 12 10V3001 ThiÕt bÞ t¸ch CO 2 1 13 10V3002 ThiÕt bÞ t¸ch khÝ hÊp thô (gåm 1 CO, CO 2 ,N 2 ,H 2 ,CH 4 ) 14 10V3003 ThiÕt bÞ t¸ch H 2 O tõ khÝ CO 2 1 15 10V3004 ThiÕt bÞ t¸ch H 2 O tõ khÝ c«ng 1 56 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  57. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương nghÖ 16 10E3001 ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt gi÷a 1 dung dÞch MDEA vµo vµ ra thiÕt bÞ 10T3001 17 10E3002 ThiÕt bÞ gia nhiÖt cho thÊp t¸i 1 sinh 10-T3001 18 10E3003 ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt gi÷a 1 dung dÞch MDEA nghÌo víi n­íc 19 10E3004 ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt gi÷a 1 dung dÞch MDEA nghÌo víi BFW 20 10E3005 ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt gi÷a 1 dßng khÝ c«ng nghÖ vµ dßng khÝ c«ng nghÖ. 21 10E3006 ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt gi÷a 1 dßng khÝ CO 2 víi n­íc lµm l¹nh 22 P3001A/P1 B¬m dÇu chØnh cho hÖ thèng 1 b¬m vµ turbine P3001A , HT3001 23 P3001A/M2 B¬m dÇu phô cho hÖ thèngb¬m 1 vµ turbine P3001A,HT3001 24 P3001B/P1 B¬m dÇu chÝnh cho b¬m vµ 1 turbine P3001B 25 P3001B/M2 B¬m dÇu phô cho b¬m vµ 1 turbine P3001B 26 MMX3002 Motor cña m¸y khuÊy dung 1 dÞch chèng t¹o bät 27 MX3002 M¸y khuÊy dung dÞch chèng 1 57 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  58. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương t¹o bät 28 TK3004 Bån chøa dung dÞch chèng t¹o 1 bät 29 TK3003 BÓ chøa dÞch th¶i 1 30 TK3002 BÓ chøa dÞch MDEA chuÈn bÞ 1 n¹p vµo hÖ thèng 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 ®­îc dùa trªn qu¸ tr×nh MDEA ho¹t ho¸ hai cÊp (c«ng nghÖ cña BASF). Dung m«i ®­îc dïng cho qu¸ tr×nh hÊp thô CO 2 lµ aMDEA03. HÖ thèng c«ng nghÖ chÝnh bao gåm mét th¸p hÊp thô CO 2 hai cÊp, mét th¸p gi¶i hÊp CO 2 vµ hai b×nh t¸ch flash. CO 2 bÞ t¸ch khái khÝ c«ng nghÖ bëi sù hÊp thô vµo trong dung dÞch MDEA chøa 40%MDEA. §ãng vai trß nh­ mét chÊt ho¹t ho¸ qu¸ tr×nh hÊp thô, dung dÞch MDEA chøa ®ùng 3% khèi l­îng chÊt piperazine chÊt nµy gióp t¨ng tèc ®é truyÒn khèi cña CO 2 tõ pha khÝ sang pha láng. PhÇn cßn l¹i lµ dung dÞch n­íc. Ph¶n øng tæng thÓ x¶y ra trong qu¸ tr×nh hÊp thô CO 2 ®­îc miªu t¶ bëi c¸c ph¶n øng d­íi ®©y : Qóa tr×nh hÊp thô : (HO - CH 2 - CH 2 ) 2 -NH + CO 2 +H 2 O  58 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  59. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương (HO CH - CH ) NH  CO + Q 2 2 3 ((HO-CH 2 -CH 2 ) 2 -N- CH +CO +H O (HO CH - CH ) NH CH  CO + Q 3 2 2 2 3 2 3 Qóa tr×nh nh¶ hÊp thô : (HO CH - CH ) NH  CO  (HO - CH - CH ) -NH + 2 2 3 2 2 2 CO 2 +H 2 O – Q (HO CH - CH ) NH CH  CO  ((HO - CH - CH ) -N-CH 2 3 2 3 2 2 2 3 + CO 2 + H 2 O – Q Ph¶n øng ®Çu lµ ph¶n øng cho amine bËc ba (vÝ dô MDEA). Ph¶n øng thø hai lµ ph¶n øng cho amine bËc hai (vÝ dô piperazine). Khi rêi khái c«ng ®o¹n chuyÓn ho¸ CO, cã hµm l­îng CO 2 kho¶ng 8,2% mol khÝ kh«. Do sù cã mÆt cña h¬i n­íc, khÝ nµy còng chøa mét l­îng nhiÖt ®¸ng kÓ cã thÓ thu håi ®­îc, chñ yÕu lµ nhiÖt ng­ng tô. L­îng nhiÖt nµy ®­îc thu håi bëi bé gia nhiÖt n­íc nåi h¬i sè hai 10E2013, nåi ®un th¸p gi¶i hÊp CO 2 10E3002 vµ bé gia nhiÖt n­íc mÒm 10E3005. Sau khi n­íc ng­ng tô qu¸ tr×nh ®­îc t¸ch ra khái dßng khÝ trong b×nh t¸ch khÝ cuèi cïng 10V3004, khÝ 0 nµy ®i vµo thÊp hÊp thô CO 2 t¹i nhiÖt ®é kho¶ng 75 C. Trong th¸p hÊp thô CO 2 10T3002, CO 2 ®ù¬c t¸ch ra khái dßng khÝ b»ng hÊp thô ng­îc dßng trong hai cÊp. Trong phÇn d­íi cña th¸p hÊp thô, dung dÞch b¸n thuÇn t¸i sinh ®­îc dïng ®Ó hÊp thô phÇn lín CO2, trong phÇn trªn cña th¸p nµy dung dÞch thuÇn t¸I sinh ®­îc dïng ®Ó t¸ch CO 2 cßn l¹i. T¹i ®Çu ra cña th¸p hÊp thô, hµm l­îng CO 2 trong khÝ ®· gi¶m thÊp h¬n 500ppm khÝ kh«. C¸c dung dÞch ®i vµo th¸p hÊp thô t¹i nhiÖt ®é 500C (dung dÞch b¸n thuÇn) vµ 730C ( dung dÞch b¸n thuÇn) vµ ®­îc gia nhiÖt ®Õn kho¶ng 820C bëi c¸c ph¶n øng to¶ nhiÖt. §Ó ng¨n chÆn sù thÊt tho¸t dung dÞch hÊp thô vµ 59 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  60. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương piperazine do ®i vµo trong khÝ c«ng nghÖ, ®Ønh cña th¸p ®­îc cung cÊp víi ba ®Üa d¹ng n¾p (bubble cap tray) cã nguån vµo lµ n­íc lß h¬i víi l­u l­îng 900-1000kg/h. Dung dÞch giµu CO 2 rêi khái th¸p hÊp thô CO 2 ®­îc gi¶m ¸p th«ng qua tuècbin thuû lùc 10HT3001, tu«cbin nµy kÐo mét trong nh÷ng b¬m dung dÞch b¸n thuÇn 10P3001A, do vËy, gi¶m møc tiªu thô n¨ng l­îng cña qu¸ tr×nh mét c¸ch ®¸ng kÓ. T¸ch t¸i sinh dung dÞch giµu cao CO 2 ®­îc thùc hiÖn trong hai cÊp ®Ó ®¹t ®­îc ®é tinh khiÕt cao cña s¶n phÈm CO 2 . Trong b×nh t¸ch cao ¸p 10V3002, hÇu hÕt c¸c thµnh phÇn khÝ tr¬ hoµ tan ®­îc gi¶i phãng t¹i ¸p suÊt kho¶ng 5,5 bar. Dung dÞch giµu CO 2 tiÕp tôc ®Õn b×nh t¸ch thÊp ¸p 10V3001, n¬i mµ hÇu hÕt CO 2 ®­îc t¸ch ra khái dung dÞch t¹i ¸p suÊt 0,27 bar. Qu¸ tr×nh t¸ch ®­îc t¨ng c­êng bëi hçn hîp h¬i n­íc vµ CO 2 tõ th¸p gi¶i hÊp CO 2 10T3001 hçn hîp h¬I n­íc vµ CO2 nµy ®­îc ®­a vµo tõ phÝa ®¸y cña b×nh t¸ch thÊp ¸p. CO 2 tho¸t ra khái b×nh t¸h thÊp ¸p chøa ®Çy h¬i n­íc b·o hoµ t¹i nhiÖt ®é kho¶ng 720C, hçn h¬p nµy ®­îc lµm nguéi xuèng 450C trong bé lµm l¹nh khÝ t¸ch thÊp ¸p 10E3006 vµ n­íc ng­ng tô ®­îc t¸ch ra khái CO 2 thµnh phÈm trong b×nh 10V3003. CO 2 thµnh phÈm rêi khái 10V3003 ®­îc suÊt ®Õn ph©n x­ëng Ure ë ¸p suÊt 0,18 bar. Dung dÞch tõ ®¸y cña b×nh t¸ch thÊp ¸p ®­îc chia thµnh hai dßng : PhÇn lín dung dÞch ®­îc b¬m dung dich b¸n thuÇn 10P3001 ®­a tíi phÇn d­íi cña th¸p hÊp thô. PhÇn cßn l¹i ®­îc chuyÓn ®Õn th¸p gi¶i hÊp ®Ó khö CO 2 b»ng b¬m chia dßng 10P3003A/B. Tr­íc khi ®i vµo th¸p gi¶i hÊp, dung dÞch b¸n thuÇn ®­îc gia nhiÖt b»ng dung dÞch thuÇn ®Õn tõ ®¸y th¸p gi¶i hÊp nhê trao ®æi nhiÖt 10E3001. Giai ®o¹n t¸i sinh cuèi cïng ®­îc thùc hiÖn trong th¸p gi¶i hÊp CO 2 10T3001 n¬i mµ CO 2 ®­îc khö b»ng nhiÖt, 60 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  61. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương nhiÖt cho yªu cÇu nµy ®­îc t¹o ra trong nåi ®un th¸p gi¶i hÊp nhê vµo dßng khÝ c«ng nghÖ. L­u l­îng cña dung dÞch b¸n thuÇn ®i vµo th¸p gi¶i hÊp CO 2 ®­îc ®iÒu khiÓn bëi bé ®iÒu khiÓn 10LIC3003, nh»m duy tr× mùc chÊt láng nhÊt ®Þnh trong bån ®¸y cña th¸p gi¶ hÊp CO 2 . L­u l­îng cña dung dÞch ®Õn th¸p hÊp thô CO 2 ®­îc dïng nh­ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn thuËn nh»m ®¹t ®­îc sù ®iÒu khiÓn mùc chÊt láng nhanh chãng. Mùc chÊt láng qu¸ thÊp trong th¸p gi¶i hÊp CO 2 sÏ ng¾t nhãm an toµn kho¸ liªn ®éng IS-4 vµ sÏ ng­ng toµn bé c¸c b¬m trong c«ng ®o¹n t¸ch CO 2 . Mùc chÊt láng qu¸ cao trong th¸p gi¶i hÊp CO 2 sÏ ng¾t nhãm an toµn kho¸ liªn ®éng IS-5 vµ sÏ ng­ng dßng ch¶y cña khÝ c«ng nghÖ ®Õn th¸p hÊp thô CO 2 vµ dßng dung dÞch thuÇn rêi khái th¸p hÊp thô CO 2 . Ap suÊt trong th¸p gi¶i hÊp CO 2 ®­îc ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp trong b×nh t¸ch thÊp ¸p, thiÕt bÞ nµy ®­îc ®iÒu khiÓn bëi bé ®iÒu khiÓn ¸p suÊt 10PIC3015. L­îng h¬i nø¬c ®ù¬c s¶n suÊt trong nåi ®un cña th¸p gi¶i hÊp CO 2 cã thÓ ®­îc ®iÒu chØnh nhê ®­êng bypast. NhiÖt ®é CO 2 ®· b·o hoµ h¬i n­íc ra khái ®Ønh th¸p gi¶i hÊp ë kho¶ng 900C sÏ ®i qua b×nh t¸ch thÊp ¸p. H¬i n­íc ng­ng tô sÏ lµm t¨ng nhiÖt ®é trong b×nh t¸ch thÊp ¸p, kÕt qu¶ lµ b×nh t¸ch thÊp ¸p lµm viÖc tèt h¬n. Tr­íc khi ®­îc b¬m ®Õn ®Ønh th¸p hÊp thô b»ng b¬m dung dÞch thuÇn 10P3002 A/B, dung dÞch thuÇn tõ ®¸y th¸p gi¶i hÊp ®­îc lµm nguéi ®Õn 500C nhê trao ®æi nhiÖt 10E3001, bé h©m nãng n­íc mÒm 10E3004 vµ bé lµm nguéi dung dÞch thuÇn 10E3003. KhÝ nh¶ ra rõ b×nh t¸ch cao ¸p ®ù¬c ®­a ®Õn hÖ thèng khÝ nhiªn liÖu reforming. Ra khái thiÕt bÞ hÊp thô CO2 b»ng dung dÞch MDEA, NH 3 ®¹t n«ng ®é 99,85% vµ cÊp cho x­ëng Urea . 3.4.3.TuÇn hoµn dung dich hÊp thô MDEA 61 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  62. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương HÇu hÕt CO 2 ®­îc hÊp thô trong c«ng ®o¹n hÊp thô b¸n thuÇn t¹i ®¸y cña th¸p hÊp thô CO 2 10T3002. KhÝ ®Çu vµo th¸p hÊp thô b×nh th­êng chøa ®ùng kho¶ng 18,2 (18,3)%mol kh« vµ hµm l­îng CO 2 t¹i ®Çu ra cña phÇn ®¸y th¸p hÊp thô lµ 5%mol kh«. L­u l­îng vµ ®iÒu kiÖn cña dung dÞch b¸n thuÇn lµ hÕt søc quan träng: l­u l­îng qu¸ thÊp hoÆc qu¸ tr×nh t¸i sinh kh«ng thÝch hîp sÏ g©y ra qu¸ t¶i cho ®Ønh cña th¸p hÊp thô vµ khiÕn gia t¨ng sù rß rØ CO 2 . L­u l­îng ph¶i ®­îc duy tr× ë møc æn ®Þnh t¹i tèc ®é thiÕt kÕ lµ 1825 (1978) tÊn/h. PhÇn CO 2 cßn l¹i ®­îc hÊp thô bëi dung dÞch thuÇn t¹i ®Ønh cña th¸p hÊp thô. Hµm l­îng CO 2 tèi ®a trong ®Çu ra ph¶i lµ 500ppm. L­u l­îng vµ ®iÒu kiÖn cña dung dÞch thuÇn lµ cùc kú quan träng ®Ó ®¹t ®­îc mét qu¸ tr×nh t¸ch CO 2 theo ý muèn. L­u l­îng ph¶i ®­îc duy tr× æn ®Þnh t¹i tèc ®é thiÕt kÕ lµ 331 (356) tÊn/h. Mùc chÊt láng trong b×nh 10V3001 kh«ng ®­îc ®iÒu khiÓn mét c¸ch tù ®éng. §iÒu nµy cã nghÜa lµ b×nh 10V3001 ®ãng vai trß nh­ b×nh tÝch tr÷ dung m«i trong toµn bé c«ng ®o¹n t¸ch CO 2 . Mùc chÊt láng ph¶i ®­îc duy tr× trong kho¶ng x¸c ®Þnh. NÕu mùc chÊt láng gi¶m hoÆc t¨ng trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n, ®iÒu nµy th«ng th­êng chØ ra r»ng hµm l­îng n­íc trong dung dÞch ®· vù¬t ra khái c©n b»ng. ViÖc ph©n tÝch cÇn ®­îc tiÕn hµnh ®Ó x¸c ®Þnh nguyªn nh©n, vµ sau ®ã, quyÕt ®Þnh lùa chän ph­¬ng ¸n hµnh ®«ng. NÕu hµm l­îng n­íc lµ ngoµi møc cho phÐp, nhiÖt ®é ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña c«ng nghÖ cÇn ®­îc kiÓm tra vµ ®iÒu chØnh t­¬ng thÝch. NÕu mùc chÊt láng lµ thÊp vµ hµm l­îng n­íc lµ b×nh th­êng, dung dÞch make-up ph¶i ®­îc ®­a tõ bån chøa vµ bæ sung vµo hÖ thèng. Dung dÞch make-up ®ù¬c b¬m tõ tõ vµo ®¸y cña 10T3001 b¬m 10P3005. KiÓm tra mùc chÊt láng trong nåi h¬i th¸p ch­ng cÊt 10E3002 th­êng xuyªn ®Ó ®¶m b¶o mét dßng dung m«i æn ®Þnh 62 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  63. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ®ang ®i qua phÝa vá cña bé trao ®æi nhiÖt. Mét mùc n­íc cao cho thÊy r»ng cã sù nghÏn dßng ®Çu ra ®i xuèng ®¸y cña th¸p 10T3001. Mét mùc chÊt láng thÊp chØ ra r»ng cã sù chÌn l¾p ng­îc (back- storing) trªn khay take-off trong th¸p 10T3001, ®iÒu nµy cã thÓ lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n g©y ra qu¸ tr×nh t¸i sinh kh«ng ®ñ. Sù chÌn ng­îc nh­ thÕ cã thÓ bÞ g©y ra do khiÕm khuyÕt trong khay take-off hoÆc do nghÏn dßng chÊt láng. Mét dßng phô cña dung dÞch thuÇn ®uîc ®­a tõ phÝa sau cña van 10FV3022 vµ dÉn qua bé läc c¬ häc10FL3001 tr­íc khi bÞ khø håi ng­îc xuèng phÝa d­íi cña van 10FV3022. Th«ng th­êng kho¶ng 10% l­u l­îng dung dÞch thuÇn sÏ ®ù¬c dÉn ®Õn c¸c bé läc. Sö dông c¸c van cÇu vËn hµnh b»ng tay trªn ®Çu ra cña bé läc ®Ó ®iÒu chØnh l­u l­îng, song kh«ng v­ît qu¸ ®é gi¶m ¸p cho phÐp. Röa bé läc cÇn ®­îc thùc hiÖn theo cïng quy c¸ch, sao cho sù thÊt tho¸t dung m«i lµ thÊp nhÊt. 3.4.4.Ph©n tÝch dßng nguyªn liÖu ra khoi b×nh hÊp thô CO2 ViÖc ph©n tÝch th­êng xuyªn ph¶i ®­îc thùc hiÖn ®Ó x¸c ®Þnh : Hµm l­îng CO 2 Khèi l­îng riªng Ho¹t tÝnh sñi bät Hµm l­îng amine tæng céng Hµm l­îng MDEA vµ piperazine Sù hiÖn diÖn cña c¸c t¹p chÊt nh­:Fe,Cr,vµ Ni Nh÷ng ®¹i l­îng nµy cã ¶nh h­ëng lín ®Õn c«ng suÊt hÊp thô cña dung dÞch. Thµnh phÇn cña c¸c dung dÞch giµu, thuÇn vµ b¸n thuÇn ph¶i nh­ sau: Thµnh phÇn Dung dÞch Dung dÞch b¸n Dung dÞch giµu 63 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  64. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương theo khèi l­îng thuÇn thuÇn 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 ph¶i ®­îc gi¸m s¸t, do sù pha lo·ng cña dung dÞch sÏ lµm gi¶m kh¶ n¨ng hÊp thô vµ do ®ã t¨ng l­îng CO 2 thøa ®Çu ra. T¨ng hµm l­îng n­íc cã thÓ ®­îc ph¸t hiÖn th«ng qua viÖc ph©n tÝch dung dÞch th­êng xuyªn hoÆc b»ng c¸ch t¨ng mùc chÊt láng trong b×nh flash th¸p Êp 10V3001. Theo thiÕt kÕ, c©n b»ng n­íc trong c«ng ®o¹n t¸ch ë møc thiÕu hôt mét chót. §iÒu nµy cã nghÜa lµ mét l­îng n­íc nhá ph¶i ®­îc bæ sung vµo mét c¸ch liªn tôc. §iÓm bæ sung n­íc ®­îc ®Æt ë trªn ®Ønh cña th¸p hÊp thô 10T3002, nhê ®ã, khÝ c«ng nghÖ ®i ra ®­îc röa vµ sù thÊt tho¸t dung dÞch do cuèn theo khÝ vµ do bay h¬i ®­îc gi¶m thiÓu. Dßng n­íc bæ sung nªn cã l­u l­îng kho¶ng 894 (980) kg/h. C©n b»ng n­íc bÞ chi phèi bëi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cña c¸c dßng khÝ ®i vµo vµ ®i ra khái hÖ thèng. NÕu hµm l­îng n­íc t¨ng lªn, c¸c thao t¸c sau ®©y cÇn ®­îc xem xÐt: Gi¶m nhiÖt ®é khÝ c«ng nghÖ t¹i ®Çu vµo cña th¸p hÊp thô b»ng c¸ch t¨ng c«ng suÊt trong bé trao ®æi nhiÖt 10E3002 vµ/hoÆc 10E3005. 64 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  65. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Th¶i n­íc tõ ®Çu ra cña b×nh 10V3003 cña hÖ thèng. Tuy nhiªn, cÇn ghi chó r»ng ®iÒu nµy sÏ dÉn ®Õn nh÷ng thÊt tho¸t amines. NÕu hµm l­îng n­íc gi¶m xuèng, c¸c thao t¸c sau ®©y cÇn ®­îc xem xÐ : T¨ng nhiÖt ®é khÝ c«ng nghÖ t¹i ®Çu vµo cña th¸p hÊp thô b»ng c¸ch gi¶m c«ng suÊt cña bé trao ®æi nhiÖt 10E3002 vµ/hoÆc 10E3005 ®­îc cung cÊp bëi ®­êng bypass T¨ng l­u l­îng n­íc röa ®Õn ®Ønh th¸p 10T3002. 3.4.6. HiÖn t­îng cuèn CO2 vµo trong khÝ c«ng nghÖ. ViÖc cuèn theo CO 2 tõ ®Ønh cña th¸p hÊp thô 10T3002 ®­îc cho biÕt nhê ®iÓm ph©n tÝch trùc thuyÕn 10AI3021 vµ/hoÆc b»ng sù t¨ng nhiÖt ®é trong b×nh mªtan ho¸. Ph¶n øng trong b×nh mªtan ho¸ lµ ph¶n øng to¶ nhiÖt m¹nh, nã cã thÓ dÉn ®Õn sù rèi lo¹n nhiÖt ®é (kho¶ng 600C cho 1%mol CO 2 ). CO 2 d­ ë dßng ra cÇn ®­îc gi¸m s¸t mét c¸ch cÈn thËn: nÕu nã t¨ng lªn, cÇn thiÕt ph¶i thùc hiÖn c¸c thao t¸c sau ®©y: KiÓm tra tèc ®é tuÇn hoµn cña dung dÞch, nhiÖt ®é vµ ®iÒu chØnh nÕu cÇn thiÕt. Gi¶m t¶i khÝ c«ng nghÖ trªn th¸p hÊp thô b»ng c¸ch x¶ phÝa trø¬c qua van 10HV3022. KiÓm tra ¸p suÊt trong c«ng ®o¹n t¸i sinh vµ ®iÒu chØnh nhê bé ®iÒu khiÓn 10PIC3015 nÕu cÇn thiÕt. B¾t ®Çu phun dung dÞch chèng sñi bät (nÕu nghi ngê t¹o bät ®é gi¶m ¸p th«ng qua líp vËt liÖu packing cÇn ®ù¬c kiÓm tra ). HoÆc nÕu tÊt c¶ nh÷ng thø kh¸c ®Òu thÊt b¹i, ngõng m¸y c«ng ®o¹n mªtan ho¸. 65 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  66. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Mét l­îng d­ CO 2 lín trong dßng ra cã thÓ do tèc ®é tuÇn hoµn chÊt láng kh«ng ®ñ vµ/hoÆc do qu¸ tr×nh t¸i sinh chÊt xóc t¸c dung m«i kh«ng ®Çy ®ñ. KiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn cña qu¸ tr×nh, vÝ dô tèc ®é tuÇn hoµn, c©n b»ng n¨ng l­îng, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. NÕu c¸c ®iÒu kiÖn vËn hµnh vµo kho¶ng b×nh th­êng, ph©n tÝch c¸c mÉu khÝ c«ng nghÖ lÊy tõ ®Çu ra cña phÇn ®¸y th¸p hÊp thô . Hiªn t­îng cuèn CO 2 vµo phÇn trªn ®Ønh NÕu sù cuèn theo CO 2 ®­îc ph¸t hiÖn lµ x¶y ra chØ ë phÇn trªn ®Ønh cña th¸p hÊp thô, ph©n tÝch dung dÞch thuÇn. T¶i CO 2 qu¸ cao trong dung dÞch thuÇn cã thÓ do cã vÊn ®Ò ë th¸p ch­ng cÊt. KiÓm tra c©n b»ng n¨ng l­îng, sù vËn hµnh cña nåi ®un vµ tèc ®é tuÇn hoµn. KiÓm tra nång ®é CO 2 trong th¸p ch­ng cÊt vµ gi¶m ¸p ®Ó x¸c ®Þnh sù ph©n phèi kh«ng ®ång ®Òu cã thÓ x¶y ra. NÕu t¶i CO 2 trong dung dÞch thuÇn gÇn víi møc thiÕt kÕ, vÊn ®Ò cã thÓ lµ do qu¸ tr×nh truyÒn khèi kh«ng ®Çy ®ñ trong phÇn ®Ønh cña th¸p hÊp thô. X¸c ®Þnh hµm l­îng piperazine, amine vµ MDEA tæng céng. KiÓm tra ®é gi¶m ¸p vµ x¸c ®Þnh ®Ó x¸c ®Þnh sù ph©n phèi kh«ng ®ång ®Òu cã thÓ x¶y ra. . HiÖn t­îng cuèn CO2 vµo ë phÇn ®¸y NÕu viÖc cuèn CO 2 ®­îc thùc hiÖn ë phÇn ®¸y cña th¸p hÊp thô, ph©n tÝch dung dÞch b¸n thuÇn. T¶i CO 2 qu¸ lín trong dßng b¸n thuÇn cã thÓ do cã vÊn ®Ò ë b×nh t¸ch thÊp ¸p. KiÓm tra ¸p suÊt, ®é gi¶m ¸p vµ c©n b»ng n¨ng l­îng (vÝ dô nhiÖt tõ th¸p ch­ng cÊt). NÕu t¶i CO 2 d­íi hoÆc gÇn víi møc thiÕt kÕ, vÊn ®Ò cã thÓ lµ do qu¸ tr×nh truyÒn khèi trong phÇn ®¸y kh«ng ®ñ. X¸c ®Þnh hµm l­îng piperazine, amine vµ MDEA tæng céng. KiÓm tra ®é gi¶m ¸p vµ nång ®é ®Ó x¸c ®Þnh sù ph©n phèi kh«ng ®ång ®Òu cã thÓ x¶y ra. HiÖn t­îng t¹o bät trong b×nh hÊp thô CO2 66 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  67. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương Sù sñi bät cã thÓ x¶y ra trong c¸c th¸p vµ c¸c b×nh t¸ch. Sù sñi bät ®­îc ph¸t hiÖn nhê sù gia t¨ng bÊt th­êng cña ®é gi¶m ¸p qua c¸c líp vËt liÖu packing ®i kÌm theo hiÖn t­îng c¸c dßng khÝ kh«ng ®ñ ®é tinh khiÕt cÇn thiÕt. BiÖn ph¸p ®èi phã ngay lËp tøc lµ mét l­îng nhá dung dÞch chèng sñi bät ®­îc thªm vµo ®Õn c¸c th¸p vµ c¸c b×nh t¸ch ®ang cã vÊn ®Ò. Sñi bät lµ do sù nhiÔm bÈn, hoÆc do c¸c h¹t hoÆc do tenside. NhiÔm bÈn do c¸c h¹t cã ®Æc ®iÓm lµ cã ph¶n øng yÕu víi c¸c chÊt chèng sñi bät vµ kh«ng cã sñi bät sau khi läc. NhiÔm bÈn do tenside cã ®Æc ®iÓm lµ cã ho¹t tÝnh t¹o bät sau khi läc vµ cã ph¶n øng m¹nh mÏ ®Õn chÊt chèng t¹o bät. NhiÔm bÈn do c¸c h¹t cã thÓ x¶y ra do qu¸ tr×nh läc ë dßng phô (side stream) kh«ng ®ñ. ViÖc ph©n tÝch tÊm läc cÇn ®­îc thùc hiÖn ®Ó x¸c ®Þnh nguån gèc nhiÔm bÈn. C¸c h¹t cã thÓ cã nguån gèc tõ viÖc lµm s¹ch kh«ng kü cµng, hoÆc chóng cã thÓ lµ c¸c h¹t bôi chÊt xóc t¸c tõ c¸c b×nh ph¶n øng phÝa tr­íc hoÆc tõ c¸c s¶n phÈm do ¨n mßn. §iÒu tra ®Ó x¸c ®Þnh nguyªn nh©n vµ sau ®ã ®­a ra c¸c biÖn ph¸p ®èi phã thÝch hîp. NÕu sù sñi bät lµ do tenside, x¸c ®Þnh chóng b»ng c¸ch ph©n tÝch dïng m«i vµ khÝ ®Çu vµo. Tenside cã thÓ lµ s¶n phÈm phô phÝa trªn th¸p hÊp thô hoÆc ë trong chÝnh dung m«i. Mét vÝ dô cña ®iÒu nµy lµ do c¸c s¶n phÈm tho¸i ho¸ ®­îc t¹o thµnh trong dung m«i do nhiÖt ®é ®­êng èng qu¸ cao trong nåi h¬i 10E3002 (tèi ®a la 1750C). Trong mét sè Ýt tr­êng hîp, tenside cã thÓ lµ dÇu nhên tõ mét trong c¸c m¸y ®éng trong c«ng ®o¹n t¸ch CO 2 . Nguyªn nh©n cña sù sñi bät kh«ng ph¶i lµ vÊn ®Ò ®¸ng bµn, ®iÒu quan träng lµ ®­a ra ngay biÖn ph¸p ®èi phã ®èi víi nguån bät. 3.4.7.Sù thÊt tho¸t chÊt hoµ tan (dung m«i MDEA). NÕu sù thÊt tho¸t dung m«i ®­îc ph¸t hiÖn, nguyªn nh©n cã thÓ nhÊt lµ do rß rØ, vÝ dô tõ c¸c ph©n bÞt kÝn cña b¬m, ®Çu nèi 67 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  68. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương mÆt bÝch , van NÕu kh«ng cã sù rß rØ nµo ®­îc t×m thÊy, sù thÊt tho¸t cã thÓ lµ do bay h¬i hoÆc cuèn theo vµo dßng khÝ c«ng nghÖ tõ th¸p 10T3002 hoÆc dßng CO 2 thµnh phÈm. NÕu dung m«i bÞ thÊt tho¸t cïng víi khÝ thµnh phÈm, dßng n­íc röa ®Õn c¸c khay trªn ®Ønh cña th¸p hÊp thô ph¶i ®­îc kiÓm tra Còng ®Ó gi¶m thiÓu sù thÊt tho¸t dung m«i, mét ®iÒu quan träng lµ bé läc dßng phô (side stream filter) trªn ®Ønh cña th¸p hÊp thô cÇn ph¶i ®­îc kiÓm tra. Vµ còng ®Ó gi¶m thiÓu sù thÊt tho¸t dung m«i, mét ®iÒu quan träng lµ bé läc dßng phô ph¶i ®­îc röa theo ®óng quy c¸ch. Nguyªn nh©n rÊt cã thÓ cña thÊt tho¸t theo dßng khÝ lµ do thiÕt bÞ t¸ch s­¬ng t¹i ®Ønh cña c¸c b×nh t­¬ng øng bÞ khiÕm khuyÕt hoÆc h­ háng. V× lý do nµy, c¸c thiÕt bÞ t¸ch s­¬ng nµy ph¶i ®­îc kiÓm tra th­êng xuyªn. Sù thÊt tho¸t theo dßng khÝ còng cã thÓ lµ do l­u l­îng dßng khÝ qóa lín ®i qua c¸c thiÕt bÞ t¸ch s­¬ng. Tuy nhiªn, mét dßng khÝ víi l­u l­îng qu¸ nhá ®i qua thiÕt bÞ t¸ch s­¬ng còng cã thÓ lµ nguyªn nh©n cña sù thÊt tho¸t kiÓu nµy. 3.4.9.HiÖn t­îng ¨n mßn trong b×nh hÊp thô CO2 Dung m«i MDEA kh«ng cã tÝnh ¨n mßn, kh«ng cÇn thªm chÊt chèng ¨n mßn vµo dung m«i nµy. Tuy nhiªn, sù ¨n mßn c¸c phÇn cña thÐp cacbon cã thÓ x¶y ra nÕu hµm l­îng amine tæng céng ®¹t xuèng møc rÊt thÊp, do ®é pH trong dung m«i, khi ®­îc n¹p víi CO 2 cã thÓ rÊt thÊp. Cracking ¨n mßn stress (SCC) cæ ®iÓn ®èi víi thÐp kh«ng rØ g©y ra bëi clorit trong dung m«i còng cã thÓ x¶y ra. Tuy nhiªn hai tr­êng hîp nµy hiÕm x¶y ra vµ ch­a tõng ®­îc thÊy trong c¸c nhµ m¸y . ¡n mßn do xãi mßn cã thÓ ®­îc t×m thÊy trong c¸c phÇn thÐp cacbon do vËn tèc chÊt láng cao hoÆc do c¸c chÊt láng flasing. HiÖn t­îng nµy cã thÓ x¶y ra ®Æc biÖt t¹i c¸c khóc cua cña èng hoÆc c¸c ®iÓm n¬i mµ ¸p suÊt cña chÊt láng ®­îc gi¶m mét c¸ch ®¸ng kÓ. 68 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  69. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương §iÒu nµy ®· ®­îc quan t©m ®Õn trong khi thiÕt kÕ, nÕu c¸c h­íng dÉn vËn hµnh ®­îc tu©n thñ, sÏ kh«ng cã nh÷ng vÊn ®Ò nh­ thÕ nµy x¶y ra. ViÖc ph©n tÝch dung m«i sÏ cho thÊy hiÖn t­îng ¨n mßn, do nã cho thÊy c¸c th«ng sè vÒ hµm l­îng Fe , Cr, vµ hoÆc Ni trong dung dÞch cao mét c¸ch bÊt th­êng. 3.4.10.HiÖn t­îng øng suÊt c¬ häc trong b×nh hÊp thô CO2 Mét l­îng lín chÊt láng ®­îc tuÇn hoµn liªn tôc trong c«ng ®o¹n t¸ch CO 2 . Nh÷ng dßng nµy mang theo mét l­îng lín ®éng n¨ng vµ cÇn ph¶i cÈn thËn trong viÖc xö lý ®iÒu nµy theo cung c¸ch an toµn nh­ sau: ViÖc më hoÆc ®ãng qu¸ nhanh c¸c van cã thÓ g©y h­ háng ®Õn c¸c thiÕt bÞ (va ch¹m thuû lùc). KiÓm tra r»ng c¸c ®­êng èng ®­îc xiÕt chÆt mét c¸ch an toµn víi c¸c vËt n©ng ®ì tai mäi lóc. Sù rung ®éng g©y ra bëi sù thay ®æi h­íng dßng ch¶y vµ ®Æc biÖt bëi viÖc t¸ch chÊt láng sÏ cã khuynh h­íng níi láng c¸c bu l«ng cña ®­êng èng. Chó ý ®Æc biÖt ®Õn c¸c ®­êng èng tõ 10E3001 ®Õn th¸p 10T3001 vµ ®­êng èng tõ 10V3002 ®Õn 10V3001. H¬n n÷a, tuècbin thuû lùc 10HT3001, cÇn ®­îc kiÓm tra th­êng xuyªn t­¬ng thÝch víi nh÷ng h­íng dÇn cña nhµ cung cÊp thiÕt bÞ. 3.4.10.ChØ tiªu c«ng nghÖ. ThiÕt bÞ hÊp thô CO 2 10T3002 L­u thÓ NhiÖt ®é 0C Ap suÊt (bar) L­u l­îng Dßng khÝ c«ng nghÖ vµo 75 27,5 199980Nm3/h Dßng khÝ c«ng nghÖ ra 50 27,2 161780 Nm3/h Dßng n­íc nãng röa khÝ 132 894kg/h Dßng nghÌo MDEA vµo 50 331tÊn/h Dßng b¸n nghÌo MDEA vµo 73,4 1825tÊn/h Dßng dÞch giµu MDEA ra 82,3 2228 tÊn/h 69 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  70. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương ThiÕt bÞ t¸i sinh MDEA 10T3001 L­u thÓ NhiÖt ®é 0C Ap suÊt (bar) L­u l­îng 3 Dßng khÝ CO 2 ra 90,7 0,27 17826 Nm /h Dßng nghÌo MDEA ra 112 331 tÊn/h Dßng b¸n nghÌo MDEA vµo 102 356 tÊn/h ThiÕt bÞ t¸ch khÝ ¸p suÊt thÊp 10V3001 L­u thÓ NhiÖt ®é 0C Ap suÊt (bar) L­u l­îng Dßng khÝ CO 2 ra 72,4 0,27 Dßng b¸n nghÌo MDEA ra 73,4 2181 tÊn/h Dßng MDEA vµo 82 2227 tÊn/h Dßng n­íc ng­ng thu håi 45 6476kg/h Dßng khÝ tõ 10T-3001 vµo 90,7 0,34 17826 Nm3/h ThiÕt bÞ t¸ch khÝ ¸p suÊt cao 10V3002 L­u thÓ NhiÖt ®é 0C Ap suÊt (bar) L­u l­îng 3 Dßng khÝ CO 2 ra 82 5,5 1172 Nm /h Dßng dÞch MDEA vµo 82,3 5,9 2228 tÊn/h Dßng MDEA ra 82 2227 tÊn/h ThiÕt bÞ gia nhiÖt cho th¸p t¸i sinh 10E3002 NhiÖt ®é dßng khÝ c«ng nghÖ vµo (0C) 158 ¸p 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 70 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  71. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương 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 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 43,3 metan ho¸ vµo(0C) 71 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  72. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương 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 ®Ó t¸ch n­íc 10E3006 0 NhiÖt ®é dßng khÝ CO 2 vµo ( C) 72,4 0 NhiÖt ®é dßng khÝ CO 2 ra ( C) 45 ThiÕt bÞ t¸ch vµ thu håi n­íc ng­ng tõ dßng khÝ CO 2 10V3003 NhiÖt ®é dßng khÝ ra (0C) 45 Ap suÊt dßng khÝ ra (bar) 0,18 Thµnh phÇn khÝ vµo vµ ra khái c«ng ®o¹n hÊp thô CO 2 VÞ trÝ Vµo 10T3002 KhÝ ra 10T3002 KhÝ ra 10V3002 KhÝ ra 10V3003 §/vÞ Nm 3 /h Mol% Nm 3 /h Mol% Nm 3 /h Mol% Nm 3 /h Mol% KhÝ 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 HÖ thèng b¬m vµ turbine thuû lùc - B¬m 10P3001A vµ turbine thuû lùc 10HT3001: + C«ng suÊt : 10P3001A : 1830Kw/h 72 Trường Đại học Mỏ - Địa chất
  73. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Hương 10HT3001 : 730Kw/h HÖ thèng dÇu b«i tr¬n: - Sau thiÕt bÞ läc 10P3001A/FL1 A/B: NhiÖt ®é ®Çu (0C) 49 ¸p suÊt ®Çu (bar) 2,5 L­u l­îng (lÝt/phót) 58 - Tíi b«i tr¬n trôc b¬m : NhiÖt ®é (0C) 49 ¸p suÊt (bar) 1,5  B¬m 10P3001B : + C«ng suÊt : 1830 Kw/h + HÖ thèng giµu b«i tr¬n : - Sau thiÕt bÞ läc 10P3001 A/FL1 A/B NhiÖt ®é ®Çu (0C) 48 ¸p suÊt ®Çu (bar) 2,5 L­u l­îng (lÝt/phót) 50 - T¬i b«i tr¬n trôc b¬m : NhiÖt ®é (0C) 49 ¸p suÊt (bar) 1,5  B¬m 10P3002A/B - C«ng suÊt : 560 Kw/h  B¬m 10P3003A/B C«ng suÊt (kw/h) 80 ¸p suÊt ®Çu hót (bar) min 2,21 bar,max 6,3bar ¸p suÊt ®Çu ®Èy (bar) 4,69 73 Trường Đại học Mỏ - Địa chất