Đề tài Xây dụng xưởng sản xuất Urea

giai đoạn + Thổi gió: 22 ¸ 28% + Thổi lên: 26 ¸ 30% + Thổi xuống: 35,5 ¸ 39,5% + Thổi lên lần 2: 8 ¸ 9% + Thổi sạch: 2,5 ¸ 3,5% 4. Các thiết bị chính trong dây chuyền: a. Lò khí hoá UGI : F = 2.745mm & 3.000mm. Lò bao gồm 4 phần chính như sau: + Nồi hơi vỏ kép : H = 2961mm; FTN = 13m2; Lượng nước chứa: 12m3. Tác dụng: Chống hiện tượng nhiệt độ tầng nhiên liệu quá cao làm cho xỉ chảy ra bám dính vào thành lò gây hiện tượng treo liệu, đồng thời sản xuất ra hơi nước thấp áp 0,5 - 0,8 át + Mũ gió: Bằng gang, cao: 1400mm Tác dụng: Phân phối khí đều cho tầng than Đường kính vành lớn nhất F = 1200 mm, gần đây tăng lên F = 1400 mm. Mũ gió tầng trên cùng khoan 20 lỗ F = 20 mm. Diện tích thông gió: 0,9m2 + Ghi lò: Tốc độ quay: 0,6 - 1 v/f + Mâm tro: Đỡ toàn bộ trọng lượng tầng tro xỉ và tầng nhiên liệu. trên mâm tro cố định 4 đỡ gạt tro hình cong lưỡi liềm gọi là gờ đẩy tro Tác dụng: Đẩy tro xỉ ra khỏi mâm tro b. Lò đốt : H =10.880mm. F = 3.354mm. Tác dụng: -Trữ nhiệt nhằm gia nhiệt cho hỗn hợp hơi nước và không khí ở giai đoạn chế khí thổi xuống. - Loại bỏ một phần bụi trong khí thổi gió và khí than ẩm thổi lên. Cấu tạo: - Chóp trên, chóp dưới và phần hình trụ tròn. - Vỏ lò làm bằng thép cuốn dày 8 mm, phần hình trụ trên được xếp gạch chịu nhiệt, phần chóp và hình trụ dưới được xây lót bằng gạch chịu lửa. Lò đốt khống chế nhiệt độ : Tmax = 850OC; Tmin = 600OC. c. Nồi hơi nhiệt thừa : Tác dụng: -Thu hồi nhiệt lượng của khí thổi gió và khí than ẩm thổi lên để sản xuất hơi nước. - Làm nguội khí thổi gió truớc khi phóng không, làm nguội khí than ẩm thổi lên trước khi đưa vào thuỷ phong túi rửa. - Tách một lượng bụi trong khí thổi gió và khí than ẩm ở giai đoạn chế khí thổi lên. Cấu tạo: Hình trụ tròn, 2 mặt trên và dưới có gắn hai mặt sàng để lồng ống chùm. Fống= 76 x 3 Flò= 2300 Hống= 6000 Hlò= 11714 FTN = 480m2 d. Thuỷ phong túi rửa: Tác dụng:- Không cho khí than ẩm ở sau thuỷ phong túi rửa đi ngược trở lại lò khí hoá gây nổ - Làm lạnh và rửa sơ bộ khí than ra lò trước khi vào tháp rửa Cấu tạo: - Trên hình tròn, dưới hình chóp nón - Đường ống khí vào cắm sâu ngập trong nước 70 mm - Đường kính túi rửa: 3000mm - Dung tích: 15m3 PLV = 700mmH2O TLV = 80oC e. Két khí : Tác dụng: - Chứa Khí than ẩm - Trộn khí than các lò với nhau - Có tác dụng cân bằng phụ tải hệ thống sản xuất, giúp các cương vị sau ổn định phụ tải một cách liên tục Cấu tạo:- 2 tầng hình trụ tròn, 1 chụp chuông - Tầng dưới chứa nước có đường kính: F = 27928 x 14; H = 11312 - Tầng Trên chứa khí có đường kính: F = 27016 x 6; H = 9590 - Chụp chuông: Dc = 26100 x 4; H = 9585 - Chụp an toàn, van phóng không II. Cương vị lọc bụi điện: Phương pháp lọc khí bằng cơ học, phòng lắng bụi cồng kềnh, kém hiệu quả và không thể tách được các phần tử bụi có kích thước bé. Dùng xyclon có gọn gàng hơn nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng và bản thân thiết bị nhanh bị bào mòn. Với yêu cầu khí có hàm lượng bụi ít nhất công ty dùng phương pháp làm sạch khí bằng lọc điện. Với phương pháp này khí thu với độ sạch từ 90 ¸ 99%, năng lượng tiêu hao nhỏ, nhưng nó có nhược điểm là thiết bị phức tạp, khó lắp đặt, khi gặp sự cố khó khắc phục. - Nguyên lý quá trình lọc bụi điện: Dưới tác dụng của điện thế các phân tử khí phân chia thành các ion và các điện tử tự do, các ion và các điện tử này dưới tác dụng của lực điện trường bắt đầu chuyển động về các điện cực trái dấu. Trên đường đi đến các điện cực, các ion và điện tử sẽ va đập vào các phân tử khí trung hoà và các hạt bụi lơ lửng, ion hoá luôn các phần tử đó (do đó ngưới ta ứng dụng hiện tượng này để làm sạch hệ khí không đồng nhất). Tốc độ chuyển động và động năng của các ion và điện tử tăng lên khi tăng điện thế của điện trường. Cùng với sự ion hoá bằng va chạm cũng còn nhận thấy sự chuyển động mãnh liệt của khí do đó các phân tử khí nhận được xung lượng từ các ion chuyển động theo hướng xác định. Trong kỹ thuật lọc khí bằng điện ta thực hiện tự ion hoá bằng cách chế tạo một điện thế cao trên hai điện cực. Khi ion hoá bằng cách này, chỉ nên để lớp không khí bị xuyên thủng một phần khoảng cách nào đó giữa hai điện cực, còn một phần lớp không khí không bị xuyên thủng có công dụng như chất cách điện để chống sự ngắn mạch do tia lửa điện hay hồ quang sinh ra giữa các điện cực. Thực tế tạo được lớp khí này bằng cách chọn dạng điện cực và khoảng cách giữa các điện cực tương ứng với các điện thế xác định. Trong trường hợp này dùng các điện cực có hai dạng bản song song không có lợi, bởi vì một điểm bất kỳ của trường giữa các điện cực có điện thế như nhau, nghĩa là trường đồng nhất. Nhưng nếu ta tăng hiệu số điện thế giữa hai điện cực đến một giá trị tới hạn nào đó gọi là điện thế xuyên thủng của khí, khi đó cường độ dòng điện tăng rất nhanh, giữa hai bản điên cực xuất hiện tia lửa điện, hiện tượng này gọi là hiện tượng tự phóng điện. Sự xuất hiện tia lửa điện là do giữa hai cực song song có một điện trường đồng nhất, cho nên khi có điện thế cao thì số ion và điện tử tự do tạo thành rât lớn (khả năng ion hoá ở các điểm khác nhau giữa hai điện cực là như nhau) do đó có sự xuất hiện tia lưả điện giữa hai cực. Hiện tượng này giống như là chập mạch và sau đó không tiếp tục ion hoá các phân tử khí nữa. Giữa các điện cực có dạng hai hình trụ đồng tâm hay hình trụ và bản phẳng thì tạo thành trường không đồng nhất. Gần dây dẫn thì điện thế của trường lớn đến nỗi các ion có khả năng ion hoá các phần tử trung hoà, nhưng càng xa dây dẫn thì điện thế của trường giảm xuống và do đó tốc độ chuyển động của các ion giảm xuống đến mức không xảy ra được sự ion hoá bằng va chạm. Dấu hiệu bên ngoài của sự tích điện ion là hiện tượng phát sáng nhạt quanh bề mặt dây dẫn (quầng sáng) khác với vùng tạo thành ion cả hai dấu. Hiện tượng này gọi là “tích điện quầng”. Khi lọc khí bằng điện ta chỉ dùng quầng âm, quầng này ít hơn quầng dương nhưng thế hiệu cao hơn. Cơ cấu lắng bụi trong máy lọc điện rất phức tạp chỉ có một phần bụi rất nhỏ hay mù sau khi rơi trong miền quầng sáng sẽ bám trên dây dẫn có quầng sáng. Còn phần lớn các phần tử lơ lửng trong không khí sau khi tích điện âm sẽ chuyển động về phía các điện cực lắng và cuối cùng sẽ bị khử trên điện cực này. Khi lớp bụi dẫn điện tốt bám trên điện cực lắng, chúng sẽ tích điện cùng dấu và bị đẩy vào không khí, phần bụi này có thể lấy ra khỏi máy lọc bụi điện. Nếu bụi không dẫn điện thì bị hút về điện cực do lực của điện trường và tạo thành một lớp chặt trên điện cực. Các lớp bụi tích điện âm bám trên điện cực sẽ đẩy các phần tử cùng dấu gần nó, nghĩa là tác dụng ngược lại với điện trường chính. Điện thế trong các lỗ hổng của lớp bụi bám trên điện cực có thể vượt quá điện thế tới hạn và gây ra quầng sáng không khí trong các lỗ hổng để tạo thành các ion dương, các ion này sẽ trung hoà các phần tử bụi tích điện âm. Hiện tượng này gọi là quầng sáng nghịch và làm giảm đột ngột hiệu quả lắng bụi. Để loại trừ ảng hưởng có hại của bụi bám trên điện cực, người ta lắc điện cực hoặc tăng tính dẫn điện của bụi bằng cách tăng ẩm cho bụi như phun nước vào dòng khí nóng trước khi cho khí vào máy lọc điện. Hiện nay Công ty sử dụng thiết bị lọc điện kiểu ông dùng điện áp một chiều 35 ¸ 40 kW. III. cương vị bơm nước cao áp: Để điều chỉnh các van tự động của hệ thống lò đóng mở một cách chính xác và an toàn trong khoảng thời gian quy định theo yêu cầu của tuần hoàn chế khí, máy tự động định kỳ đưa nước cao áp vào các xy lanh thuỷ áp của các van tự động hoặc dùng dầu cao áp. 1. lưu trình nước cao áp: Nước công nghiệp ở thùng chứa nước được dẫn qua bộ lọc đến bơm bơm lên áp xuất 10 ¸ 12at đưa vào thùng chứa cao áp. ở phía trên được nén bằng không khí qua máy nén hai cấp để giữ cho lượng nước cấp đi được ổn định. Nước cấp đi qua van điều tiết lên đường ống chung sẽ qua bộ lọc cấp cho máy tự động để đi đóng mở các van cần thiết. Nước về sẽ được tập chung vào đường ống chung để đưa về thùng nước về. Trong quá trình làm việc có thể có tổn thất và nhiệt độ tăng lên cho nên ở thùng nước về có bộ làm lạnh kiểu ruột gà và đường ống nước bổ xung. 2. lưu trình dầu cao áp: Để nâng cao năng suất của lò phát khí hoá than trên cở sở dùng máy vi tính khống chế hiện nay công ty đã trang bị hai bơm dầu cap áp dùng loại dầu cơ giới 40, áp lực đầu 40at. Mỗi bơm dầu phụ trách 3 lò. Nguyên tắc đóng mở các xilanh dầu giống như nước cao áp, tuy vậy đường kính xilanh nhỏ hơn vì có áp lực cao và khi thi công phải đảm bảo không có xỉ hàn, bavia để tránh ảnh hưởng đến thao tác của máy vi tính. Hệ thống máy vi tính thay thế cho máy tự động, có thể tự ghi, tự động làm việc và khi cần công nhân thao tác có thể can thiệp vào bằng mệnh lệnh từ các phím bấm. Do dùng hệ thống máy vi tính, năng suất có thể tăng thêm được từ 7 ¸ 10%. IV. Lưu trình công nghệ nước tuần hoàn: Để giảm nhiệt độ khí than ẩm và khử bụi khô trong khí than ẩm, người ta dùng nước tuần hoàn. Trong KTA ngoài CO, CO2, H2, CH4, N2, H2S có thể có các hợp chất ion CN-, F-,... có tác dụng độc hại tới môi trường, vì vậy phải tuần hoàn toàn bộ lượng nước này. Nước lạnh có nhiệt độ 38oC được ba bơm nước lạnh bơm theo đường ống ngầm lên tháp rửa lần một và 10 thuỷ phong túi rửa. Nước ra có nhiệt độ 650C được đưa theo hệ thống ống dẫn chảy qua 6 bể lắng bụi. ở đây nước được bốc hơi làm lạnh một phần và bụi được lắng xuống. Bể lắng định kỳ sẽ được vệ sinh nạo vét. Nước ra bể lắng có nhiệt độ khoảng 630C được đưa vào bể trung gian và vào ba bơm nước nóng bơm lên hai tháp làm lạnh có các ngăn chảy tràn bằng gỗ. Phía trên có lắp hai quạt trục lưu để hút chân không. Khí đưa vào từ dưới làm nguội nước. Phần dưới là bể chứa, nhiệt độ bể chứa < 350C được đưa vào bơm nước lạnh tiếp tục tuần hoàn. Vì có một lượng hơi nước bốc hơi gây tổn thất nên người ta có lắp một đường ống nước bổ xung vào bể lạnh để bổ xung nước đảm bảo mức nước luôn đạt 2/3 chiều cao bể. V. cương vị khử lưu huỳnh: Trong khí nguyên liệu dùng để tổng hợp NH3 có chứa một lượng khá lớn các hợp chất của lưu huỳnh. Phần lớn là các hợp chất sunfua vô cơ như: H2S, ngoài ra còn chứa các sunfua hữu cơ như: COS, RSH, C4H4S... Hợp chất sunfua trong khí nguyên liệu có tác hại lớn, nó gây ăn mòn thiết bị, đường ống trong dây chuyền sản xuất, ngoài ra nó còn làm ngộ độc xúc tác tổng hợp NH3 và làm biến đổi xúc tác chuyển hoá CO. Do đó cần phải loại bỏ các hợp chất sunfua ra khỏi khí nguyên liệu. Ngoài ra đối với nhiều ngành công nghiệp hoá khác lại cần có lưu huỳnh, vì vậy cần phải thu hồi lại lưu huỳnh để tăng sản phẩm phụ, giảm giá thành sản phẩm chính Urê. Có nhiều phương pháp khử H2S, Công ty trước đây sử dụng dung dịch ADA (Antraquinon Disunfuric Acid) để hấp thụ H2S, nhưng hiện nay đã ngiên cứu và ứng dụng thành công một loại dung dịch có chứa chiết xuất keo Tananh (NaVO3 và Na2CO3 ) để hấp thụ H2S. Dung dịch này có ưu điểm nổi bật so với dung dịch ADA: - Hiệu xuất khử 98% trở lên. - Tháp khử H2S không bị tắc. - Tái sinh dung dịch khử dễ dàng. - Không có độc tính - Giá thành rẻ. 1. Nguyên lý quá trình khử H2S: Các phản ứng chính của quá trình hấp thụ như sau: H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 NaHS + NaHCO3 + 2NaVO3 = S¯ + Na2V2O3 + Na2CO3 + H2O Đồng thời có phản ứng: Na2V2O5 + TN(oxyh) + 2NaOH + 2H2O = 4NaVO3 + TN(khử) Ngoài ra còn phát sinh một số phản ứng phụ như sau: 2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O Dịch tananh sau hấp thụ được tái sinh, phản chính là: 2TN(khử) + 1/2O2 = 2TN(oxyh) + H2O 2. Lưu trình công nghệ khử H2S thấp áp: a. Lưu trình khí: Khí than ẩm từ lọc bụi điện được chia làm hai đường. Một đường đi tắt qua thuỷ phong vượt áp dùng cho chạy máy ban đầu hoặc khi máy nén dừng đột ngột thì áp lực khí than sau quạt sẽ thắng chiều cao cột nước của thuỷ phong vượt áp để quay trở lại cửa vaò quạt nhằm tránh áp lực đường ống khí than sẽ gây vượt nước thuỷ phong cửa vào máy nén H2/ N2 gây sự cố nguy hiểm. Một đường khí than khác sẽ vào hệ thống quạt tăng áp có áp suất cửa ra đạt 900 ¸1800 mmH2O . áp lực này cần thiết để thắng trở lực của tháp hấp thụ H2S bằng keo Tananh. Khí than ẩm qua quạt vào tháp làm lạnh rỗng, nhiệt độ khí than từ 400C hạ xuống còn 30¸350C, một phần H2S được hấp thụ ở đây. Khí than có hàm lượng H2S khoảng 900¸1500 mg/m3 đi vào tháp hấp thụ H2S bằng keo Tananh (tháp hấp thụ loại đệm). Khí đi từ dưới lên, tiếp xúc với dịch từ trên xuống. Khí than ra đỉnh tháp qua bộ phận tách mù. Hàm lượng H2S trong khí than ra tháp hấp thụ khoảng 60¸80mg/m3 (với lưu lượng khí than là 41000 m3/h), hiệu suất đạt khoảng 90%. b. Lưu trình dịch: Dịch từ nghèo thùng tuần hoàn được đưa qua bơm ly tâm (kiểu 6SH -6, lưu lượng 162 m3/h, chiều cao đẩy 78 m) bơm thẳng lên đỉnh tháp hấp thụ. Dich giàu từ đáy tháp hấp thụ qua thuỷ phong về thùng dung dịch giàu, từ đây dịch được bơm lên tháp tái sinh phun kiểu tuy-e có chiều cao 8,422 m (kể cả giá đỡ). Trên đỉnh tháp bố trí 14 vòi tuy-e, không khí ngoài trời nhờ tuy-e được hút vào làm tăng sự tiếp xúc và phản ứng tái sính xảy ra rất mãnh liệt , thời gian chỉ 5¸7 phút. Bọt lưu huỳnh tạo thành tràn qua máng về thùng bọt trung gian có thể tích 15 m3 và được đưa vào công đoạn thu hồi lưu huỳnh. Dịch tái sinh xong, tràn về thùng chứa dịch nghèo có dung tích 150m3. Người ta khống chế huyến phù trong dịch £ 0,5 g/l. 3. Lưu trình công nghệ khử H2S trung áp: - Hỗn hợp khí than sau chuyển hoá CO còn một lượng khí H2S <100 mg/m3. Vì vậy cần phải hấp thụ triệt để bằng dung dịch tananh để hàm lượng H2S ra khỏi cương vị < 20mg/Hm3. Làm cho dung dịch MEA hấp thụ CO2 không bị biến chất, gây tắc, ăm mòn thiết bị. Giảm lượng H2S trong CO2 < 80 mg/Hm3 CO2 tạo điều kiện cho sản xuất CO2 và Urea chất lượng cao. a. Lưu trình khí: Khí biến đổi đi vào đáy tháp hấp thụ kiểu đệm qua lớp đệm gỗ đi lên đỉnh tháp vào thiết bị phân ly, tách lại các giọt lỏng ( trước kia là tháp rửa bằng nước mềm ). Khí ra khỏi thiết bịphân ly tiếp tục đi khử CO2 bằng dung dịch MEA. b. Lưu trình dịch: Dịch tananh nghèo từ thùng chứa được bơm tăng áp tới áp suất p £ 30 kg/cm2 vào đỉnh tháp hấp thụ kiểu đệm, lưu lượng dịch 60480 m3/h. Dịch sau hấp thụ qua van điều tiết giảm còn 6 kg/cm2 đi tháp hấp thụ 262 (nhờ áp suất dư) hoặc về thùng chứa dịch tananh giầu. 4. Các thiết bị chính: a. Tháp hấp thụ H2S thấp áp: F = 3200mm, H = 29.500mm. Cấu tạo: Tháp hình trụ kiểu tầng đệm, trong xếp 100 lớp đệm gỗ,. Bên trong chứa đệm gỗ xếp thành từng lớp để tăng diện tích tiếp xúc giữa pha dịch khí, trước cửa khí ra có vách trừ bọt, phía trên đỉnh tháp có vòi phun dịch mục đích để dịch được tưới đều trên toàn bộ bề mặt đệm. Phía dưới có cửa khí vào, dịch được đưa ra ở đáy tháp với mục đích có khoảng cách chứa dịch để phản ứng tiếp tục tronh pha lỏng. b. Tháp tái sinh kiểu phun tia: Cấu tạo: Tháp có hai phần chính: Bộ phun tia và bộ phận tuyển nổi. Bộ phun tia gồm nhiều tuye, phía trên là bộ phân phối dịch, phía dưới là các vòi phun. đường kính phía trên F = 5700mm, H = 8.115mm; phía dưới F = 4800mm, H = 6615mm. 5. Các chỉ tiêu công nghệ: + Tháp khử H2S thấp áp: - Nhiệt độ dịch vào tái sinh: £ 400C - Nhiệt độ khí than vào tháp hấp thụ: £ 400C - Hàm lượng H2S trong khí than ra tháp khử: £ 100 mg/m3 - Thành phần dịch Tananh: + Tổng kiềm: 0,4 ¸ 0,5 N + Độ PH: 8 ¸ 9,3 + Na2CO3: 4,5 ¸ 6,5g/lit + NaHCO3: 25 ¸ 30 g/lit + NaVO3: 1,2 ¸ 1,8 g/lit + Tananh: 1,2 ¸2 g/lit + Lưu huỳnh huyền phù £ 0,5 g/l - Dịch diện thùng 265A-B: 1/2 ¸ 2/3 chiều cao thùng - Dịch diện thùng 265C: 20 ¸ 40% đồng hồ + Thu hồi lưu huỳnh: - Bơm bọt lưu huỳnh 367A-B: + áp suất cửa ra bơm: 3 ¸ 4 kg/cm2 + Dòng điện định mức: 8A + Nhiệt độ môtơ và gối đỡ trục: £ 650C - Lọc và nấu lưu huỳnh + Độ chân không của bơm chân không 300 ¸ 600 mmH2O + áp suất không khí thổi khô: 0,3 ¸ 0,4 kg/cm2 + Nhiệt độ thao tác nồi lưu huỳnh: 135 ¸ 1500C + áp suất hơi nước: 4 ¸ 5 kg/cm2 + Diện tích bề mặt trống quay của máy lọc chân không trong ngăn dịch huyền phù: 1/3 diện tích toàn bộ + Nhiệt độ thùng bọt: 700C ¸ 850C + Tháp khử H2S trung áp: - Nhiệt độ khí biến đổi vào tháp: £ 400C - Nhiệt độ dung dịch vào tháp: £ 400C - Lưu lượng khí biến đổi vào tháp £ 32.000 Hm3/h VI. cương vị chuyển hoá CO: Trong khí than ẩm chứa khoảng 25 - 34% CO, nó sẽ làm xúc tác tổng hợp bị nhiễm độc, mất khẻ năng làm việc. Vì vậy khí nguyên liệu trước khi đưa sang tổng hợp NH3 cần phải khử bỏ triệt để thành phần CO. Trong sản xuất thường chia ra làm hai bước. Trước hết người ta biến đổi CO bằng hơi nước thành H2 và CO2 để khử bỏ đại bộ phận khí CO. Khí thu được sau biến đổi gọi là khí biến đổi. Qua phản ứng biến đổi chuyển CO thành CO2 là khí dễ dàng khử bỏ và còn được một lượng khí H2 cùng thể tích. Bước tiếp theo dùng dung dịch đồng để khử bỏ nốt lượng nhỏ CO còn lại trong khí nguyên liệu. 1. Nguyên lý quá trình chuyển hoá CO: Phản ứng biến đổi CO có thể biểu diễn như sau: CO + H2O(h) = H2 + O2 +Q Phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt, thể tích không đổi. Nếu phản ứng chỉ xảy ra trong pha khí đơn thuần thì tốc độ phản ứng diễn ra vô cùng chậm vì năng lượng hoạt hoá của phản ứng rất lớn. Vì vậy phản ứng biến đổi CO cần phải có mặt xúc tác để tăng nhanh tốc độ phản ứng. Khi có mặt xúc tác thì phản ứng sẽ tiến hành theo hai bước sau: [K] + H2O(h) = [K]O+ H2 [K] O + CO = CO2 [K]: Chất xúc tác [K]O: Hợp chất trung gian Công ty sử dụng Fe2O3 làm xúc tác cho quá trình chuyển hoá CO. 2. Lưu trình công nghệ: Khí than ẩm được loại bỏ H2S đến một mưc độ nhất định được máy nén tăng áp đến 20 at được qua thiết bịphân ly dầu, nước và đi vào bên ngoài trao đổi nhiệt trung gian một. Bên trong ống chùm người ta cho khí chuyển hoá có nhiệt độ 350 ¸ 3600C gián tiếp trao đổi nhiệt cho khí than ẩm vào. Nhiệt độ khí than ra trao đổi nhiệt một có nhiệt độ 2500C, hơi nước quá nhiệt có nhiệt độ 4500C qua giảm áp xuống còn 25at và được bổ xung nước ngưng biến thành hơi nước bão hoà có nhiệt độ 380 - 4000C được bổ xung vào khí than ẩm ra trao đổi nhiệt một theo tỷ lệ H2O/khí than ẩm = 0,8 ¸ 1. Sau đó qua trao đổi nhiệt hai đi bên ngoài ống chùm. Khí trong ống chùm là khí đã qua chuyển hoá có nhiệt độ 450 - 4600C gia nhiệt cho khí than ẩm đến nhiệt độ 360 - 3800C và qua van cửa vào lò chuyển hoá đến ống phân phối khí trên bề mặt xúc tác đoạn 1. Khí than ẩm có nhiệt độ 360 - 3800C sẽ phản ứng với hơi nước mãnh liệt nên nhiệt độ đoạn này tăng nhanh. Để dễ khống chế người ta chia đoạn 1 ra làm hai tầng. Đoạn trống giữa hai tầng người ta bổ xung hơi nước, khí than ẩm để kích lạnh và điều chỉnh nhiệt độ tầng xúc tác. Qua 2 tầng của đoạn 1 hiệu xuất chuyển hoá sẽ đạt > 80%. Khí chuyển hoá qua trao đổi nhiệt hai giảm nhiệt độ xuống còn 380 ¸ 4200C và được qua làm lạnh nhanh một. ở đây người ta cho nước ngưng vào để tăng cường tỷ lệ hơi nước đồng thời giảm nhiệt độ của khí xuống nhằm mục đích nâng cao hiệu xuất chuyển hoá. Khí chuyển hoá có nồng độ CO khoảng 6 ¸ 8% đi vào đoạn 2 xúc tác. ở đây vì lượng xúc tác lớn, thời gian tiếp xúc giữa khí với xúc tác dài, nhiệt độ thấp nên có lợi cho hiệu xuất chuyển hoá. Khí chuyển hoá ra lò có nhiệt độ 360 ¸ 3800C, nồng độ CO từ 3 ¸ 3,5 % được qua trao đổi nhiệt trung gian một đi trong ống gia nhiệt cho khí than ẩm. Nhiệt độ khí giảm xuống còn 320 ¸ 3400C được qua van vào làm lạnh nhanh hai. ở đây người ta cho phun nước ngưng có nhiệt 1000C xuống nước sẽ bốc hơi hạ nhiệt độ khí chuyển hoá xuống còn 180 ¸ 2000C để đi các thiết bị trao đổi nhiệt khác tận dụng nhiệt dư của khí chuyển hoá. Sau khi gia nhiệt xong nhiêt độ khí chuyển hoá giảm xuống còn 1350C ¸ 1450C và một phần nước ngưng được phân ly thải bỏ. Khí chuyển hoá được tiếp tục làm lạnh, phân ly để được khí chuyển hoá khô có nhiệt độ 400C đi tiếp các công đoạn khác trong dây chuyền tinh chế khí. 3. Thiết bị chính: + Lò chuyển hoá CO thành CO2: H = 18.730 mm; F = 2.600 mm Cấu tạo: Vỏ lò được làm hình trụ tròn bằng thép tấm chịu nhiệt, bên trong ngăn lò bằng 2 đoạn. Đoạn 1 chia làm hai tầng xúc tác, miệng lò phía trên có lắp ống phân phối khí để khí có thể phân phối đều trên mặt xúc tác. Đoạn dưới lắp 1 tầng xúc tác. Xúc tác được lắp trên hệ giá đỡ có ghi. Trên ghi được rải một lượt lưới thép không gỉ và bi cầu chịu lửa, bên trên lắp xúc tác. Trong các tầng xúc tác đều lắp các nhiệt điện ngẫu để đo nhiệt độ các tầng xúc tác. Phía trên xúc tác có lưới thép chặn và bi cầu chịu nhiệt. Trên thân lò ở mỗi tầng có cửa người nạp xúc tác và cửa thải. Bên ngoài thân lò chuyển hoá được bảo ôn bằng xi măng chịu nhiệt hoặc bằng thuỷ tinh chịu nhiệt. 4. các chỉ tiêu công nghệ: - áp suất khí than vào hệ thống: < 21 kg/cm2 - áp suất hơi nước vào hệ thống: > 21 kg/cm2 - Nhiệt độ xúc tác tầng I: 475 ± 50C - Nhiệt độ xúc tác tầngII: 405 ± 50C - Nhiệt độ khí than vào TĐN 213: £ 400C - Nhiệt độ nước ngưng vào 215: 1000C - Nhiệt độ khí chuyển hoá ra 217: 200 ± 100C - Nhiệt độ hơi nước sau tăng ẩm : 250 ¸ 3000C - Hàm lượng O2 trong khí than: £ 0,5% - Hàm lượng CO ra lò chuyển hoá: £ 2,5% VII. cương vị khử CO2: Trong khí sau biến đổi thường có khoảng 18 - 35% CO2, nó làm cho xúc tác tổng hợp bị nhiễm độc và gây nhiều khó khăn cho quá trình loại bỏ CO bằng dung dịch đồng: CO2 kết hợp với NH3 trong dung dịch axêtat ammoniac đồng để tạo thành muối cacbonat amon kết tinh, làm tắc thiết bị, đường ống. Ngoài ra CO2 còn làm nguyên liệu cho các qúa trình khác như: tổng hợp Urea, sôđa, bột nở, băng khô.....Do đó CO2 trong khí cần được loại bỏ và được thu hồi tận dụng. Có nhiều phương pháp loại bỏ CO2 nhưng dùng phổ biến hiện nay là dùng dung dịch MEA (mono ethanol amin : OH - CH2 - CH2 - NH2 viết tắt là RNH2 ) hấp thụ CO2. 1. Nguyên lý quá trình hấp thụ: Phản ứng hấp thụ CO2 bằng MEA được biểu diễn như sau: CO2 + 2RNH2 + H2O « R(NH3)2CO3 + Q CO2 + R(NH3)2CO3 + H2O « 2RNH3HCO3 + Q Với mức độ cacbonat hoá không lớn lắm thì CO2 tác dụng với MEA thành một dạng axit như sau: CO2 + RNH2 = RNHCOO - + H+ Và một phần CO2 hoà tan vật lý trong MEA. Khi gia nhiệt tái sinh, CO2 thoát khỏi dung dịch theo phản ứng sau: RNH3HCO3 = RNH2 + CO2­ 2. Lưu trình công nghệ: a. Lưu trình khí: Khí chuyển hoá có áp xuất 20 - 22at sau khi qua thiết bị làm lạnh, phân ly có nhiệt độ 400C đi vào đáy tháp hấp thụ kiểu đĩa có tấm lỗ, hoặc kiểu đệm tiếp xúc ngược chiều với dịch MEA từ trên xuống. Từ lưng chừng tháp phần lớn CO2 đã bị hấp thụ hết. Khí được qua bộ tách bọt ở đỉnh tháp và ra tháp rửa phân ly kiểu đĩa. ở đây mù dung dịch được tách ra, khí tinh chế có nồng độ CO2 < 0,5% được đưa qua công đoạn sau. b. Lưu trình dịch: Dịch ra ở đáy tháp gọi là dịch giàu, có nhiệt khoảng 700C được dẫn tới trao đổi nhiệt giàu nghèo. ở đây dịch giàu được dịch đã tái sinh (dịch nghèo) có nhiệt độ 100 - 1100C đi đến truyền nhiệt gián tiếp ở thiết bị kiểu ống chùm. Dịch giàu được gia nhiệt đến 90 - 950C qua van điều tiết giảm áp vào đỉnh tháp tái sinh. Sau giảm áp này đã có khoảng 50 - 60% CO2 thoát ra. Phần dịch giàu được đi từ đỉnh tháp xuống đáy tháp, ở đáy tháp có bộ sôi lại. Dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ 110 - 1150C thoát hết CO2 ra tái sinh lại dung dịch MEA. Dịch nghèo sẽ qua trao đổi nhiệt giàu nghèo giảm nhiệt độ xuống còn 900C và vào bơm dung dịch tăng áp đến 27- 30 at. Qua làm lạnh bằng nước giảm nhiệt độ xuống còn 40 - 500C và đi hấp thụ CO2. Khí CO2 có độ thuần >99,5% được làm lạnh, phân ly phần dịch ngưng có nồng độ MEA khoảng 0,5 - 1 % được quay trở lại bổ xung cho tháp tái sinh. Khí CO2 có nhiệt độ khoảng 400C, áp xuất 0,3 - 0,4 at được cấp đi công đoạn nén CO2 để tổng hợp Urea. 3. Các thiết bị chính: a. Tháp hấp thụ: F = 1.800mm; H = 24.850mm Cấu tạo: Là tháp hình trụ kiểu đĩa phao nổi, có 25 tấm sàn phao nổi chảy tràn hai bên. Phần đỉnh tháp có bộ khử bọt bằng thép không gỉ cuốn kiểu tay áo (F = 1.200). b. Tháp tái sinh: F = 2.400mm; H = 33.200mm. Cấu tạo: Là tháp hình trụ kiểu đĩa phao nổi, có 24 tấm sàn phao nổi chảy tràn hai bên, phía trên có ba tấm tràn phao nổi chảy tràn một bên, đỉnh tháp có bộ tách mù. 4. các chỉ tiêu công nghệ: - áp suất khí vào hấp thụ: £19 kg/cm2 - áp suất đỉnh tháp tái sinh: £ 0,4 kg/cm2 - áp suất đáy tháp tái sinh: < 0,7 kg/cm2 - áp suất hơi nước vào sôi lại: 3 ¸ 4 kg/cm2 - Nhiệt độ dung dịch vàp hấp thụ: 400C ¸ 500C - Nhiệt độ khí vào hấp thụ: £ 400C - Nhiệt độ dung dịch ra tái sinh: 109 ¸ 1120C - Nhiệt độ khí CO2 ra phân ly: £ 400C - Nhiệt độ khí ra tháp rửa khí: £ 400C - Nhiệt độ dung dịch vào bơm: £ 950C - Thành phần dịch: + MEA: £ 23% khối lượng + H2O: 80 ¸ 78 % -CO2 trong khí tinh chế: < 0,5% - CO2 sau tái sinh: ³ 98,5% - CO2 trong dịch nghèo: 3 ¸ 4 % khối lượng phần III: xưởng amoniac Nhiệm vụ chính của phân xưởng là tổng hợp NH3 đi từ khí tinh chế có thành phần là H2 và N2 theo tỉ lệ H2/N2 = 3/1 ở áp suất 320at, nhiệt độ: 450 - 510 0C trên xúc tác tổng hợp. A. lưu trình công nghệ của xưởng amoniac: -Lưu trình khí: Khí tinh chế ra khỏi đoạn V máy nén với áp suất p = 125 at, qua tháp rửa đồng (rửa bằng dung dịch axêtat ammoniac đồng) đi từ dưới lên, sau đó hỗn hợp khí tiếp tục qua tháp rửa kiềm (rửa bằng nước amonia). Khí ra công đoạn rửa đồng và rửa