Báo cáo thực tập
Mục lục
Mục lục 1
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 2
3.1 Miêu tả công nghệ Nhà máy ammonia 4
3.2 Mô tả công nghệ các phân xưởng 5
3.2.1 Khử lưu huỳnh 5
3.2.2 Công đoạn reforming 8
Mô tả công nghệ tổng quát 8
3.2.3 Chuyển hoá CO 11
Mô tả công nghẹ tổng quát 11
11
3.2.4. Công đoạn tách CO2 12
3.2.5 Công đoạn metan hoá 14
CHƯƠNG 3: AN TOÀN LAO ĐỘNG 27
KẾT LUẬN 32
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
LỜI MỞ ĐẦU
Trong hơn một tháng đi thực tế tại nhà máy Đạm Cà Mau thuộc Công ty TNHH
MTV Phân Bón Dầu Khí Cà Mau, nhóm sinh viên chúng tôi đã được các kỹ sư của
phòng công nghệ trực tiếp cung cấp tài liệu và hướng dẫn tìm hiểu về phân xưởng urea
là một trong ba phân xưởng chính của nhà máy.
Mục đích và nhiệm vụ mà chúng tôi được giao khi đi thực tế tại nhà máy là hiểu
được các quy trình để tạo ra sản phẩm phân đạm hạt đục, tìm hiểu được ảnh hưởng của
các thông số vật lý ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm thông qua các buổi thảo
luận cùng với các kỹ sư thuộc phòng công nghệ và thông qua những buổi kiểm tra của
các kỹ sư với nhóm sinh viên thực tập chúng tôi. Ngoài ra, chúng tôi được yêu cầu
phải đọc được sơ đồ PFD nhà máy giao, kết hợp với việc đi thực tế ngoài phân xưởng
để biết được vị trí của các dòng công nghệ chính của phân xưởng.
Bài báo cáo của chúng tôi bắt đầu bằng việc mô tả sơ lược toàn bộ nhà máy, sau

đó đi sâu vào tìm hiểu phân xưởng urea, bao gồm: Các thông số đầu vào và ra của
phân xưởng, các cụm công nghệ chính và quy trình hoạt động của các cụm đó. Kết
thúc báo cáo là những kết luận của nhóm sinh viên chúng tôi sau hơn một tháng đi
thực tế, những thành quả chúng tôi đã đạt được và những khuyết điểm cần phải khắc
phục trong những lần đi thực tế sau này hay trong công việc trong tương tai.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 1
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
I. Quá trình hình thành
Công ty TNHH MTV Phân Bón Dầu Khí Cà Mau trực thuộc Tập Đoàn Dầu Khí
Việt Nam sở hữu 100% vốn được thành lập ngày 09/03/2011 để quản lý và vận hành
nhà máy Đạm Cà Mau nằm trong khu công nghiệp cụm Khí Điện Đạm Cà Mau, thuộc
xã Khánh An, huyện U Minh, tỉnh Cà Mau. Ngành nghề kinh doanh chủ yếu là sản
xuất phân bón và hợp chất nitơ bao gồm: sản xuất, kinh doanh, tàng trữ, vận chuyển,
phân phối và xuất nhập khẩu phân bón, hóa chất dầu khí.
Hình 1: Mô hình nhà máy Đạm Cà Mau
- Nhà máy Đạm Cà Mau được khởi công xây dựng vào tháng 7 năm 2008 và đã
hoàn thành vào tháng 02/2012, cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu phân đạm khu vực 13 tỉnh
đồng bằng sông Cửu Long.
- Tổng mức đầu tư: 900 triệu USD
- Công suất 800.000 tấn Urea/năm
- Nguồn khí nguyên liệu được mua từ lô PM3 – CAA, mỏ cái nước thuộc vùng
biển Tây Nam Việt Nam. Giá khí năm 2012 là 6.43 USD/MMBTU
- Sản xuất phân đạm hạt đục có chất lượng cao theo công nghệ hiện đại nhất từ
các nước Đan Mạch, Ý, Nhật Bản và các thiết bị dây chuyền sản xuất hoàn toàn nhập
khẩu từ các nước tiên tiến của EU và G7.
- Chất lượng sản phẩm đáp ứng theo tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc tế.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 2
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
II. Quy mô nhà máy

2.1 Các phân xưởng công nghệ trong nhà máy
- Nhà máy Đạm Cà Mau bao gồm 3 phân xưởng công nghệ:
- Phân xưởng Ammonia
- Phân xưởng Urea và phân xưởng tạo hạt
- Phân xưởng phụ trợ.
2.2 Các cụm công nghệ và thiết bị chính trong các phân xưởng
2.2.1 Phân xưởng Ammonia
- Thiết bị khử lưu huỳnh của khí nguyên liệu
- Các thiết bị reforming sơ cấp, thứ cấp và các nồi hơi thu hồi nhiệt
- Các thiết bị chuyển hóa CO ở nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp
- Thiết bị tách CO
2
- Thiết bị Methan hóa
- Thiết bị tổng hợp Ammonia
- Các thiết bị làm lạnh ngưng tụ.
2.2.2 Phân xưởng Urea
- Cụm máy nén CO
2
và các bơm cao áp
- Cụm tổng hợp và phân hủy cao áp
- Cụm phân hủy trung áp
- Cụm phân hủy thấp áp và tiền cô đặc chân không
- Cụm cô đặc chân không
- Cụm xử lý nước ngưng công nghệ
- Cụm thu hồi nước ngưng.
2.2.3 Phân xưởng tạo hạt
- Thiết bị tạo hạt
- Tháp rửa bụi
- Máy nghiền Urea
- Sàng phân loại kích cỡ.

2.2.4 Phân xưởng phụ trợ
- Hệ thông nước thô – nước sinh hoạt – nước khử khoáng
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 3
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
- Nước hàng rào
- Hệ thống nước làm mát
- Hệ thống khí nén – khí điều khiển – nitơ
- Hệ thống phân phối khí tự nhiên
- Hệ thống tồn chứa Ammonia
- Hệ thống xử lý nước thải nhiễm Ammonia
- Hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu
- Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt
- Hệ thống đuốc đốt.
III. Mô tả sơ lược về công nghệ các phân xưởng AMONIAC
3.1 Miêu tả công nghệ Nhà máy ammonia
- Trong nhà máy, ammonia được sản xuất từ khí tổng hợp chứa hydro và nitơ
với tỉ lệ xấp xỉ 3/1.
- Bên cạnh các hợp chất trên, khí tổng hợp còn chứa một lượng khí trơ như Ar
và CH
4
ở một giới hạn nào đó.
- Nguồn cung cấp H
2
là nước demi và khí hydrocarbon trong khí tự
nhiên.Nguồn cung cấp N
2
là không khí.Bên cạnh ammonia, nhà máy còn sản suất
CO
2
, nguồn cung cấp CO

2
là từ các hydrocarbon trong khí tự nhiên.
Hoạt động của nhà máy ammonia được minh họa như hình dưới đây:
Hình 2: Sơ đồ khối xưởng amoniac
Miêu tả tóm tắt công nghệ các công đoạn
- Các công đoạn cần thiết để sản xuất ammonia từ các nguồn nguyên liệu đã
được đề cập:
• Nguồn khí tự nhiênnguyên liệu được khử lưu huỳnh trong cụm khử lưu
huỳnhtới hàm lượng phần triệu.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 4
XƯỞNG AMMONIA
Hơi nước
Khí tự nhiên
Ammonia NH
3
Cabon dioxit CO
2
Nước
Không khí
Điện
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
• Khí nguyên liệu đã được khử lưu huỳnh thực hiện phản ứng Reforming
với hơi nước và không khí tạo thành khí công nghệ. Thành phần khí công nghệ chủ
yếu các khí như: H
2
, N
2
, CO, CO
2
và hơi nước.

• Trong công đoạn làm sạch khí, CO được chuyển hóa thành CO
2
. Sau đó
CO
2
được tách ra khỏi khí công nghệ tại cụm tách CO
2
.
• CO và CO
2
còn lại trong khí đầu ra cụm tách CO
2
được chuyển hóa
thành CH
4
trong thiết bị methan hóa bằng phản ứng với H
2
trước khi khí tổng hợp
đi vào cụm tổng hợp ammonia.
• Khí tổng hợp được nén sau đóđược đưa vào tháp tổng hợp ammonia, tại
đây xảy ra phản ứng tổng hợp ammonia.Để giới hạn Sự tích tụ Ar và CH
4
trong
vòng tổng hợp, một dòng khí nhỏ được trích ra.Sản phẩm Ammonia lỏng được
giảm áp giải phóng khí trơ, và các khí hòa tan.
3.1.1.Các bước của quá trình sản xuất ammonia
Hình 3: sơ đồ khối các phân đọa trong xưởng amoniac
1. Công suất của xưởng ammonia là 1350 tấn NH
3
/ ngày và 1790 tấn CO

2
/ngày.
Xưởng ammonia có thể được vận hành và xuất ammonia theo hai cách:
• Cách 1: Ammonia sản phẩm đi sang xưởng sản xuất urea ở nhiệt độ 25
o
C áp
suất 2.45 MPag.
• Cách 2: Ammonia sản phẩm đi về bồn chứa Ammonia ở nhiệt độ - 32
o
C áp
suất 0.5 MPag.
3.2 Mô tả công nghệ các phân xưởng
3.2.1 Khử lưu huỳnh
Mô tả công nghệ tổng quát
- Khí nguyên liệu NG chứa 15ppm về thể tích các hợp chất lưu huỳnh. Nguồn khí
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 5
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
nguyên liệu dự phòng (back-up gas) có thể chứa tới 55 ppm. Do xúc tác reforming sơ
cấp và chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp rất nhạy cảm với S, nên dòng NGphải được khử
S trước khi vào Reforming sơ cấp.
- Do khí nguyên liệu chứa lưu huỳnh ở 2 dạng H
2
S (Vô cơ) và lưu huỳnh hữu cơ
nên công đoạn khử lưu huỳnh được thực hiện theohai bước. Các hợp chất lưu huỳnh
hữu cơ được chuyển thành H
2
S trong thiết bị hydro hóa (R04201), sau đó H
2
S được
hấp thụ trong tháp hấp thụ R04202A/B . Sau công đoạn khử lưu huỳnh hàm lượng S

trong khí nguyên liệu đạt < 0.05ppm.
Hydro hoá
- Xúc tác thứ nhất trong Cụm khử lưu huỳnh là Coban-Molypden, Topsoe TK-
250 được dùng cho phản ứng hydro hoá.
- Các phản ứng xảy ra như sau:
RSH + H
2
<=> RH + H
2
S
R1SSR2 + 3H
2
<=> R1H + R2H + 2H
2
S
R1SR2 + 2H
2
<=> R1H + R2H + H
2
S
(CH)
4
S + 4H
2
<=> C
4
H
10
+ H
2

S
COS + H
2
<=> CO + H
2
S
- Trong đó R- là gốc hydrocacbon.
- Xúc tác hydro hóa không được tiếp xúc với hydrocarbon mà không có mặt của
H
2
. - Hậu quả có thể là độ chuyển hóa lưu huỳnh hữu cơ giảm, dẫn đến dò rỉ S tới cụm
Reforming cao.
- Trong trường hợp có sự hiện diện của CO và CO2 trong thành phần khí tự nhiên
vào R04201, sẽ xảy ra các phản ứng sau:
CO
2
+ H
2
↔ CO + H
2
O
CO
2
+ H
2
S ↔ COS + H
2
O
- Vì thế, sự hiện diện của CO, CO
2

và H
2
O ảnh hưởng đến hàm lượng lưu huỳnh
dư trong dòng khí công nghệ đi ra khỏi các cụm khử lưu huỳnh.
- Khi cung cấp Xúc tác TK-250 đã bị oxi hóa và được họat hóa lại khisulphide
hoá.Ở trạng thái sulphide hoá,chất xúc tác có thể tự bốc cháy do đó nó không được
phép tiếp xúc với không khí tại nhiệt độ lớn hơn 70
o
C.
Hấp phụ H
2
S
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 6
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
- Khí tự nhiên đã hydro hoá được đưa vào các tháp hấp phụ lưu huỳnh
R04202A/B.
- Hai tháp hấp phụ lưu huỳnh, được đặt nối tiếp nhau, và hoàn toàn giống nhau.
R04202B đóng vai trò bảo vệ trong trường hợp xảy ra sự dư lưu huỳnh khi ra khỏi
bình R04202-A hoặc trong trường hợp R04202A được cô lập để thay thế chất xúc tác.
Trong mỗi tháp có chứa một lớp chất xúc tác HTZ-3. Chất xúc tác ZnO này có dạng ép
dài 4mm. Nhiệt độ vận hành bình thường là khoảng 350
0
C. Kẽm oxit phản ứng với
H
2
S (hydro sulphide)và COS (cacbonyl sulphide) theo các phản ứng thuận nghịch sau
đây:
ZnO + H
2
S ↔ ZnS + H

2
O
ZnO + COS ↔ ZnS + CO
2
- Hằng số cân bằng cho phản ứng giữa kẽm oxit và hydro sulphide được diễn tả
bởi phương trình sau:
K
p
(T) = P
H2S
/ P
H2O
= 1.5×10
-5
tại 350
o
C
- Chất xúc tác không phản ứng với oxy hoặc hydro tại bất cứ nhiệt độ nào.
- Kẽm sulphide không có tính tự bốc cháy nên không có yêu cầu đặc biệt khi tháo
dỡ xúc tác.
- Hơi nước công nghệ không nên Tối đa để đi vào trong R04202A/B, ZnO sẽ bị
hydrat hóa và nó không thể tái sinh trở lại ZnO trong thiết bị phản ứng.
Hình 4: sơ đồ khối cụm H
2
S
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 7
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
3.2.2 Công đoạn reforming
Mô tả công nghệ tổng quát
Hình 5: sơ đồ cụm Refoming

- Trong cụm reforming, khí đã khử lưu huỳnh được chuyển hóa thành khí tổng
hợp nhờ quá trình reforming xúc tác hỗn hợp khí NG, với hơi nước và không khí.
Quá trình reforming hơi nước có thể được mô tả theo các phản ứng sau đây:
C
n
H
2n+2
+ H
2
O ↔ C
n-1
H
2n
+ CO + 2H
2
– Q (1)
CH
4
+ 2H
2
O ↔ CO + 3H
2
– Q (2)
CO + H
2
O ↔ CO
2
+ H
2
O + Q (3)

- Phản ứng (1) miêu tả phản ứng reforming hydrocacbon bậc cao chuyển hóa
từng bậc xuống thành hydrocacbon bậc hơn , và cuối cùng thành phân từ metan như
trong phản ứng (2).
- Nhiệt phát ra từ phản ứng (3) rất nhỏ so với nhiệt cần cấp cho phản ứng (1) và
(2) .
- Phản ứng xảy ra theo hai bước, reforming sơ cấp và reforming thứ cấp như
được mô tả dưới đây.
Sự hình thành Carbon
- Trong quá trình vận hành, Sự hình thành cacbon xảy ra phía ngoài hoặc phía
trong mao quản của xúc tác. Cacbon nằm phía ngoài xúc tác sẽ làm tăng tổn thất áp
suất qua lớp xúc tác, Cacbon nằm phía trong các mao quản sẽ làm giảm hoạt tính và
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 8
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
độ bền cơ học của xúc tác.
- Tỉ số S/C thiết kế là 3 (chỉ xét đến carbon trong hydrocarbon). Là tỉ số đủ lớn để
tránh hiện tượng hình thành carbon.
Nhiệt phản ứng
- Trong reformer sơ cấp, nhiệt cần thiết cho phản ứng Rerforming được cung cấp
gián tiếp từ lò đốt. Trong reformer thứ cấp, nhiệt được cung cấp trực tiếp từ quá trình
cháy của hỗn hợp khí với không khí.
- Quá trình đưa không khí vào R04203 đồng thời cũng cung cấp N
2
cho quá trình
tổng hợp ammonia. Tỉ lệ H
2
/N
2
trong khí tổng hợp được duy trì gần bằng 3, lượng
không khí được giữ cố định. Nói chung, việc điều chỉnh công suất ở reforming sơ cấp
để điều chỉnh phản ứng reforming và hàm lượng metan ra khỏi reforming sơ cấp

(R04203).
Áp xuất vận hành
-Do metan là một khí trơ trong vòng tổng hợp, nên hàm lượng metan trong khí
tổng hợp được mong muốn giảm tới mức thấp nhất có thể để giữ lượng khí trơ trong
vòng tổng hợp là thấp. Hàm lượng metan được khống chế bởi cân bằng của phản ứng
reforming (2), nhiệt độ tại đầu ra và hoạt tính xúc tác.Theo phản ứng (2), hàm lượng
metan thấp hơn có thể đạt được bằng cách tăng nhiệt độ, giảm áp suất hoặc tăng hơi
nước. Mặt khác, áp suất reforming cao lại được xem xét nhằm tiết kiệm năng lượng
cho quá trình nén tiếp theo. Áp suất đầu vào reforming khoảng 35 barg là giá trị hợp lý
cho bài toán kinh tế.
Refomer sơ cấp
- Bước đầu tiên của công đoạn reforming hơi nước được thực hiện trong thiết bị
reforming sơ cấp F04201.
- Hỗn hợp khí tự nhiên và hơi nước được gia nhiệt tới nhiệt độ 535
o
C trước khi đi
vào F04201. Khí công nghệ được dẫn vào các ống xúc tác thẳng đứng theo hướng từ
trên xuống dưới. Nhiệt cung cấp cho phản ứng được bức xạ từ các đầu đốt đặt trên
tường lò tới ống xúc tác.
- Để đảm bảo cháy hoàn toàn nhiên liệu, các đầu đốt được vận hành với lượng
không khí dư là 10%, tương ứng với 2% oxi dư trong khói thải.
- Hydrocarbon trong nguyên liệu tới reforming sơ cấp được chuyển hóa thành H
2
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 9
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
và oxit carbon. Khí đi ra từ reforming sơ cấp chứa xấp xỉ 14% metan, nhiệt độ đầu ra
là 783
o
C.
- Reforming sơ cấp có tổng cộng 150 ống xúc tác được lắp trong hai buồng bức

xạ. Phần trên cùng của ống được nạp xúc tác RK-211 và RK-201, phần đáy của ống
được nạp xúc tác R-67-7H.
- Xúc tác đã được khử bền trong không khí tới nhiệt độ 80
o
C. nếu tiếp xúc với
không khí ở nhiệt độ cao hơn xúc tác sẽ bị oxy hóa. Tuy nhiên nhiệt độ không gây tác
động xấu đến xúc tác.
Refomer thứ cấp
Hình 6: Refoming thứ cấp
- Trong thiết bị reforming sơ cấp, khí công nghệ được trộn với không khí đã được
gia nhiệt. Mọt phần, quá trình cháy diễn ra đỉnh của R04203 tạo ra sự tăng nhiệt độ
lớn. - Từ buồng đốt khí công nghệ đi xuống tầng xúc tác tại đây xảy ra phản ứng
reforming.
- Nhiệt độ khí công nghệ rời khỏi R04203 khoảng 953
o
C và hàm lượng metan là
0.6 % mole (khí khô).
- Khí rời khỏi R04203 chứa khoảng 13.7% mol CO và 8.5% mol CO
2
vì vậy tồn
tại khả năng tạo carbon do phản ứng boudouard.
2CO  CO
2
+ C (Dạng muội than)
- Nhiệt độ thấp nhất cho phản ứng trên là 650
o
C, tốc độ phản ứng xảy ra rất chậm
ở nhiệt độ thấp.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 10
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy

- Quá trình làm nguội khí công nghệ được tiến hành trong nồi hơi nhiệt thừa
E04208 và thiết bị quá nhiệt cho hơi nước E04209, tại đây hơi nước được sinh ra.
- Thiết bị reforming thứ cấp được nạp với các xúc tác như sau: lớp RSK2 ở trên,
lớp xúc tác chính RSK2-7H ở giữa và lớp RSK2 ở đáy.
- Các lớp xúc tác nằm trên hai lớp bi nhôm oxit có kích cỡ khác nhau và lớp gạch
nhôm oxit tại đỉnh nhằm giữ xúc tác và bảo vệ xúc tác khỏi tiếp xúc với ngọn lửa.
- Quá trình cháy giữa không khí với khí công nghệ tại đỉnh của R04203 dẫn tới
nhiệt độ dòng khí tại khu vực đỉnh R04203 tăng lên 1100-1200
o
C. Do phản ứng
reforming của metan hấp thụ nhiệt nên nhiệt độ dòng khí giảm dần qua lớp xúc tác.
- Xúc tác bắt đầu phân rã ở nhiệt độ 1400-1500
o
C.
- Xúc tác đã được hoạt hóa không được phép tiếp xúc với không khí ở điều kiện
nhiệt độ cao hơn 100
o
C. Vì nó sẽ gây tăng nhiệt tức thời . Khi nhiệt oxy hóa không
được phát tán khỏi reforming thứ cấp, nó có thể gây quá nhiệt và phá hủy xúc tác.
3.2.3 Chuyển hoá CO
Mô tả công nghẹ tổng quát
Hình 7: sơ đồ cum chuyển hóa CO
- CO (Cacbon monoxit) trong khí công nghệ ra khỏi cụm reforming được chuyển
hoá thành CO
2
(cacbon dioxit) và hydro theo phản ứng chuyển hoá CO trong R04204 và
R04205
CO + H
2
O↔ CO

2
+ H
2
+ Q
- Cân bằng của phản ứng dịch chuyển về phía tạo thành CO
2
khi ở nhiệt độ thấp
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 11
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
và có nhiều hơi nước hơn. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng sẽ tăng nếu nhiệt độ tăng. Nhiệt
độ tối ưu cho phản ứng chuyển hoá phụ thuộc vào hoạt tính của chất xúc tác và thành
phần khí.5
- Quá trình chuyển hóa được tiến hành trong 2 thiết bị R04204 và R04205 với quá
trình làm nguội khí sau mỗi thiết bị.
3.2.4. Công đoạn tách CO
2
Mô tả công nghệ tổng quát
- Hệ thống tách CO
2
được dựa trên quá trình MDEA hoạt hoá hai cấp (công nghệ
của BASF). Dung môi được dùng cho quá trình hấp thụ CO
2
là MDEA. Hệ thống công
nghệ chính bao gồm một tháp hấp thụ CO
2
hai cấp, một tháp tách CO
2
và hai bình tách
flash.
- CO

2
được tách khỏi khí công nghệ bởi sự hấp thụ trong dung dịch MDEA40%.
Dung dịch MDEA chứa một chất hoạt hóa, chất này sẽ tăng tốc độ truyền khối CO
2
từ
pha khí sang pha lỏng, phần còn lại của dung dịch là nước. Các phản ứng trong quá
trình hấp thụ CO
2
được miêu tả như sau:
R
3
N + H
2
O + CO
2
↔ R
3
NH
+
+ HCO
3
-
2R
2
NH + CO
2
↔ R
2
NH
2

+
+ R
2
N-COO
-
- Phản ứng đầu là phản ứng cho amine bậc ba (ví dụ MDEA). Phản ứng thứ hai là
phản ứng cho amine bậc hai (Chất hoạt hóa).
Mô tả quá trình
- Khí rời khỏi công đoạn chuyển hoá CO có hàm lượng 19,3% mol CO
2
(khí
khô). Do sự có mặt của hơi nước, khí này cũng chứa một lượng nhiệt đáng kể có thể
thu hồi, chủ yếu là nhiệt ngưng tụ. Lượng nhiệt này được thu hồi ở bộ gia nhiệt nước
nồi hơi số 2 (E04213), nồi đun tháp stripping CO
2
(E04302) và bộ gia nhiệt nước khử
khoáng (E04305). Sau khí nước ngưng tụ quá trình được tách ra khỏi dòng khí trong
bình tách khí cuối cùng S04304, khí này đi vào tháp hấp thụ CO
2
tại nhiệt độ khoảng
70
o
C.
- Trong tháp hấp thụ CO
2
(C04302), CO
2
được tách ra khỏi dòng khí bằng hấp
thụ ngược dòng trong hai cấp. Ở phần dưới của tháp hấp thụ, dung dịch bán nghèo tái
sinh được dùng để hấp thụ phần lớn CO

2
. Trong phần trên của tháp này, dung dịch
nghèo tái sinh được dùng để tách CO
2
còn lại. Tại đầu ra của tháp hấp thụ, hàm lượng
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 12
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
CO
2
trong khí sẽ giảm xuống thấp hơn 500 ppm (khí khô).
- Dung dịch thuần đi vào tháp hấp thụ tại nhiệt độ 50
o
C, dịch bán thuần 70
o
C và
được gia nhiệt đến khoảng 84
o
C bởi các phản ứng hấp thụ toả nhiệt. Diện tích tiếp xúc
lớn giữa khí và chất lỏng được tạo bởi các Đệm 2” IMTP SS ở phần thân tháp (dung
dịch bán nghèo) và bởi vòng vật liệu packing 1” IMTP SS ở phần trên tháp (dung dịch
nghèo). Để ngăn chặn sự thất thoát dung dịch hấp thụ và chất hoạt hóa cuốn theo khí
công nghệ, đỉnh tháp có ba đĩa dạng nắp (bubble cap tray), và một dòng nước ngưng
công nghệ với lưu lượng 700-800 kg/h được dẫn vào, dòng nước này lấy từ tháp sử lý
nước ngưng công nghệ C04701.
- Dung dịch giàu CO
2
ra khỏi tháp hấp thụ CO
2
được giảm áp qua một tuốc bin
thuỷ lực BT04301, tuốc bin này kéo một trong những bơm dịch bán thuần (bơm

P04301A), do vậy, giảm mức tiêu thụ năng lượng một cách đáng kể. Tách và tái sinh
dung dịch giàu CO
2
được thực hiện trong hai cấp để đạt được độ tinh khiết cao của sản
phẩm CO
2
. Trong bình tách cao áp S04302, hầu hết các thành phần trơ hoà tan được
giải phóng tại áp suất khoảng 0,54 Mpag. Dung dịch giàu CO
2
tiếp tục đến bình tách
thấp áp S04301, tại đây hầu hết CO
2
được giải phóng khỏi dung dịch tại áp suất 0,074
Mpag. Cả hai bình tách được nạp Đệm dạng vòng 2” SS pall.
- CO
2
thoát ra khỏi bình tách thấp áp chứa đầy hơi nước bão hoà tại nhiệt độ
khoảng 73
o
C. Hỗn hợp này được làm lạnh xuống 45
o
C ở thiết bị trao đổi nhiệt E04306,
và nước ngưng tụ được tách ra khỏi dòng khí CO
2
thành phẩm trong bình
K.O(S04303). CO
2
thành phẩm rời khỏi S04303 được đưa sang phân xưỡng urea ở áp
suất 0,06 MPag.
- Dung dịch ra từ đáy của bình tách thấp áp được chia thành hai dòng. Phần lớn

dung dịch bán thuần được bơm chia dòng P04301 đưa tới thân tháp hấp thụ. Phần còn
lại được chuyển đến tháp stripper để tách CO
2
bằng bơm chia dòng P04303A/B. Trước
khi đi vào tháp stripper, dung dịch bán thuần được gia nhiệt bằng dịch thuần ra từ đáy
tháp strippertại trao đổi nhiệt E04301.
- Trong tháp stripper CO
2
(C04301), CO
2
được tách bằng nhiệt, lượng nhiệt cấp
cho nồi đun tháp stripperđược lấy từ dòng khí công nghệ. C04301 được nạp vòng đệm
2” SS.
- Nhiệt độ CO
2
bão hoà hơi nước ra khỏi đỉnh tháp giải hấp ở khoảng 98
o
C sẽ đi
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 13
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
qua bình tách thấp áp. Hơi nước ngưng tụ sẽ làm tăng nhiệt độ trong bình tách thấp áp,
kết quả là bình tách thấp áp làm việc tốt hơn.
- Trước khi được bơm đến đỉnh tháp hấp thụ bằng bơm dung dịch thuần
P04302A/B, dung dịch thuần từ đáy của tháp stripper được làm nguội đến 50
o
C nhờ
trao đổi nhiệt E04301, bộ hâm nóng nước mềm E04304 và bộ làm nguội dung dịch
nghèo E04303.
Khí nhả ra từ bình tách cao áp được đưa đến hệ thống khí nhiên liệu reforming.
 Các bơm dung dịch bán thuần

- Như đã mô tả ở trên, hầu hết CO
2
được tách ra khỏi khí công nghệ nhờ quá trình
hấp thụ vàodung dịch bán thuần. Trong vận hành bình thường, lưu lượng dịch bán
thuần khoảng 2100 tấn/giờ. Các bơm dịch bán thuần P04301A/B được truyền động
bởi những thiết bị sau:
- P04301A truyền động bởi tuốc bin thuỷ lực (PT04301)và môtơ điện MP0430A.
- P04301B truyền động bởi môtơ điện MP04301B.
- Tuốc bin thuỷ lực PT04301 thu hồi năng lượng nhờ sự giảm áp suất của dung
dịch giàu. Các bơm được lắp đặt song song với nhau.
3.2.5 Công đoạn metan hoá
Mô tả công nghệ tổng quát
- Bước chuẩn bị khí cuối cùng trước khi vào tháp tổng hợp là công đoạn metan
hoá, đây là quá trình mà các cacbon oxit dư sẽ được chuyển hoá thành metan. Metan
đóng vai trò như một khí trơ trongchu trình tổng hợp ammonia. Ngược lại, các hợp
chất chứa oxy như cacbon oxit (CO và CO
2
) gây ngộ độc đối với xúc tác tổng hợp
NH
3.
- Quá trình metan hoá xảy ra trong bình metan hoá R04301, và các phản ứng liên
quan là những phản ứng ngược của phản ứng reforming:
CO + 3H
2
↔ CH
4
+ H
2
O + Q
CO

2
+ 4H
2
↔ CH
4
+ 2H
2
O + Q
- Các đại lượng có tính chất quyết định đến các phản ứng metan hoá là: bên cạnh
hoạt tính của xúc tác, nhiệt độ, áp suất, và hàm lượng hơi nước trong khí công nghệ.
- Nhiệt độ thấp, áp suất cao và hàm lượng hơi nước thấp giúp cho cân bằng hoá
học của phản ứng chuyển về phía hình thành metan.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 14
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
- Khoảng nhiệt độ khuyến cáo 280-450
o
C, tuy nhiên, các điều kiện cân bằng là
hoàn toàn có lợi đến mức hoạt tính xúc tác trên thực tế chỉ là một nhân tố xác định
hiệu suất của quá trình metan hoá. Hoạt tính của chất xúc tác tăng khi tăng nhiệt độ,
nhưng tuổi thọ của chất xúc tác lại giảm đi.
Miêu tả công nghệ.
Nhiệt độ đầu vào của bình metan hoá R04301 được thiết kế là 300
o
C tại lúc khởi
động. Khí ra khỏi tháp hấp thụ CO
2
(C04302) được gia nhiệt tới nhiệt độ trên khi đi
qua các bộ trao đổi nhiệt E04311 và E04211.
Trong vận hành bình thường, nhiệt độ tăng qua lớp xúc tác cần nằm trong khoảng
25

o
C, tương ứng với nhiệt độ đầu ra khoảng 325
o
C. Bộ trao đổi nhiệt khí-khí E04311
làm lạnh khí đã được làm sạch đến khoảng 74
o
C. Khí sau đó được dẫn đến bộ làm lạnh
cuối cùng E04312 và bình tách khí cuối cùng S04311, nơi mà nước ngưng tụ được
tách ra khỏi khí công nghệ.
Khí đã được làm sạch chủ yếu chứa N
2
, H
2
với một tỉ lệ khí trơ như Ar và
CH
4
khoảng 1,5% mol. Tỉ lệ H
2
/N
2
trong khí tổng hợp sẽ là 3/1
Thiết bị metan hoá.
Bình metan hoá R04301 có một lớp xúc tác loại PK-7R. Chất xúc tác PK-7R là
loại xúc tác niken chứa khoảng 27% niken.
Phản ứng metan hóa bắt đầu ở nhiệt độ bên dưới 280
o
C và dẫn đến tăng nhiệt độ
trong lớp xúc tác. Nhiệt độ tăng phụ thuộc vào hàm lượng CO và CO
2
trong khí công

nghệ.
Nhiệt độ đầu vào cần được điều khiển để đảm bảo hàm lượng CO và CO
2
đủ thấp
trong khí đầu ra, nhiệt độ đầu vào khoảng 300
o
C là tốt nhất tại thời điểm khởi động.
Chất xúc tác metan hoá không được phép tiếp xúc với nhiệt độ lớn hơn 420
o
C trong
một khoảng thời gian dài.
Chất xúc tác rất nhạy cảm với các hợp chất lưu huỳnh và clo. Hơi nước không có
hydro sẽ oxy hoá chất xúc tác và do đó không được dùng trong quá trình gia nhiệt, làm
lạnh hoặc làm sạch. Hơn nữa, chất xúc tác không được phép tiếp xúc với hơi nước
ngưng tụ, vì điều này có thể gây nên sự phân rã xúc tác.
Hoạt tính xúc tác giảm có thể do nhưng nguyên nhân sau đây:
• Già cỗi do nhiệt
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 15
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
• Ngộ độc dần do những tạp chất trong khí nguyên liệu đầu vào như là kali,
lưu huỳnh, hoặc asen.
• Rối loạn chức năng của hệ thống tách CO
2
(bộ phận MDEA) gây nên hậu
quả là hàm lượng CO
2
cao bất thường gây nên sự gia tăng nhiệt độ cao trong lớp
xúc tác.
Khi tuổi thọ xúc tác cao, nó sẽ mất dần hoạt tính; điều này có thể được bù trừ
bằng cách tăng nhiệt độ.

Quá trình khử chất xúc tác được thực hiện một cách đơn giản bằng cách gia nhiệt
trong khí công nghệ bình thường. Hàm lượng CO và CO
2
trong khí được dùng trong
quá trình khử phải ở mức thấp có thể, tốt nhất là dưới 1% mol CO+CO
2
nhằm giảm
thiểu sự gia tăng nhiệt độ của lớp xúc tác.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 16
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ THÁP TÁCH CO
I. TỔNG QUAN PHÂN XƯỠNG CO
1.1. Giới thiệu chung
Phân xưởng CO là công đoạn tiếp theo của quá trình Refoming nó có tác dụng
sau đây:
Chuyển hóa CO thành CO
2
Mục đích của quá trình là:
Tổng hợp CO
2
cho quá trình sản xuất ure.
Tổng hợp H
2
cho các phân xưởng khác.
CO là một chất gây ngộ độc cho các quá trình sau vì vậy cần phải loại bọ chung
ra khỏi dòng khí.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 17
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
1.2. Yêu cầu nguyên liệu và sản phẩm
1.2.1 Nguyên liệu.

Nguyên liệu đầu vào chứa khoảng 13.7% CO tổng dòng khí với thành phần chủ
yếu như sau:
STREAMS *2150*
COMP Nm
3
/h MOLE %
Ar 509 0,28
CH
4
1075 0,6
CO 24628 13,74
CO
2
15145 8,45
H
2
95232 53,13
N
2
42651 23.8
H
2
O 87873
DRY
TOTAL
179240
267113
100
MOLE WEIGHT 16,34
Bảng 1: Thành phần khí đầu vào cụm CO

1.2.2 Sản phẩm của phân xưởng CO
Dòng khí sau khi được chuyển hóa thì hàm lượng CO là 0,3%.
Phân xưởng CO gồm 2 thiết bị HTS và LTS có thành phần như sau:
Bình chuyển hóa CO nhiệt độ cao.
- Bình chuyển hoá CO nhiệt độ cao R04204 chứa đựng chất xúc tác SK-201-2,
được lắp đặt trong một lớp. Chất xúc tác là hỗn hợp crôm oxit được tăng cường sắt
oxit dưới dạng hạt đường kính 6mm và cao 6mm.
- Xúc tác được cung cấp ở trạng thái oxít. Quá trình khử xúc tác được tiến hành
bằng dòng khí công nghệ có chứa H
2
trong quá trình khởi động. Xúc tác SK 201-2 có
thể được vận hành ở 320 -500
o
C.
- Xúc tác mới nên được vận hành ở nhiệt độ khí đầu vào khoảng 360
o
C. Sau đó,
khi tuổi thọ xúc tác tăng, nhiệt độ vận hành tối ưu cũng tăng theo, nhưng với điều kiện
là nhiệt độ đầu ra không vượt quá 460
o
C, và hoạt tính xúc tác sẽ giảm từ từ.
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 18
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
Clo và các muối vô cơ là các chất gây ngộ độc xúc tác. Hàm lượng Clo trong khí
công nghệ tốt hơn nên dưới 1 ppm. Nhưng xúc tác reforming và chuyển hóa CO nhiệt
độ thấp nhạy cảm hơn và dễ bị ngộ độc, do đó chúng luôn luôn được loại tới mức thấp
nhất dưới giới hạn của xúc tác SK-201-2.
- Gia nhiệt bằng hơi nước ngưng tụ không gây nguy hiểm tới xúc tác SK-201-2.
Tuy nhiên khi nhiệt độ của xúc tác giảm tới một giới hạn nào đó nó không nên tiếp xúc
với hơi nước bởi vì điều này có thể làm nát xúc tác.

- Do xúc tác đã hoạt hoá có khả năng tự bốc cháy, nó phải được vận chuyển hết
sức cẩn thận trong quá trình dỡ xúc tác.
Thành phần khí sau khi qua thiết bị HTS:
STREAMS *2150*
COMP Nm
3
/h MOLE %
Ar 509 0,26
CH
4
1075 0,53
CO 6503 0,30
CO
2
33270 19,27
H
2
113357 58,67
N
2
42651 20,98
H
2
O 69748
DRY
TOTAL
197365
267113
100,00
MOLE WEIGHT 16,34

Bảng 2: Thành phần khí sau khi qua thiết bị HTS:
Thiết bị chuyển hóa CO nhiệt độ thấp.
- Hai chất xúc tác được nạp vào trong bình chuyển hoá CO nhiệt độ thấp. Lớp
trên cùng là chất xúc tác nền Crôm (chromium-based catalyst) (LSK). Xúc tác còn lại
là LK-821-2. Chất xúc tác LK-821-2 chứa oxit đồng, và kẽm hoặc nhôm dưới dạng hạt
có đường kính 4.5 mm và cao 3.4 mm.
- Xúc tác được hoạt hóa ở 160-220
o
C trong vòng tuần hoàn nitơ chứa khoảng 0.2-
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 19
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
2% hydro. Trong quá trình khử xúc tác, oxit đồng phản ứng với H
2
tạo thành đồng
nguyên chất.
- Xúc tác LK-821-2 có thể được vận hành với khoảng nhiệt độ 170-250
o
C.
- Lưu huỳnh, Clo và Silic là các chất gây ngộ độc xúc tác. Như một ví dụ về sự
giảm hoạt tính của xúc tác do các chất gây ngộ độc xúc tác, hoạt tính xúc tác sẽ bị
giảm tối thiểu bởi 0.2% khối lượng lưu huỳnh hoặc bởi 0.1% Clo.
- Xúc tác LK-821-2 không được tiếp xúc với nước trong bất kì điều kiện nào,
điều này sẽ làm phân hủy xúc tác.
- Xúc tác có khả năng tự bốc cháy ở trạng thái khử, do đó các biện pháp an toàn
phải được thực hiện trong quá trình tháo dỡ xúc tác.
Thành phần khí sau khi qua thiết bị LTS:
STREAMS *2150*
COMP Nm
3
/h MOLE %

Ar 509 0,25
CH
4
1075 0,53
CO 615 0,30
CO
2
39159 19,27
H
2
119224 58,67
N
2
42651 20,98
H
2
O 63860
DRY
TOTAL
179240
267113
100,00
MOLE WEIGHT 16,34
Bảng 3: Thành phần khí sau khi qua thiết bị LTS:
II. Phản ứng hóa học
2.1. Phương trình phản ứng và thông số kỹ thuật của quá trình.
CO + H
2
O <=> CO
2

+ H
2
+ Q
Phương trình theo chiều thuận khi có nhiều H
2
O
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 20
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
Ảnh hưởng của áp suất
Đây là phương trình không tăng giam thể tích nên quá trình không phu thuộc vào
áp xuất
2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Đây là pahnr ứng tỏa nhiệt nên thuận lợi ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên có một số lưu
ý sau:
Nhiệt độ cao thì tốc độ phản ứng cao
Hơi nước ngưng tụ rất có hại cho chất xúc tác, do đó, nhiệt độ đầu vào phải luôn
giữ cao hơn nhiệt độ điểm sương của dòng khí công nghệ ít nhất là từ 15-20
o
C. Trong
vận hành bình thường, với tỉ lệ hơi nước/cacbon là 3.0 thì điểm ngưng tụ xấp xỉ là
170
o
C.
Hình 8: Sự thay đổi nhiệt độ và nông độ trong thiết bị
Trong đó:
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 21
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
AB, CD là quá trinh giảm nhiệt độ của dòng khí
BC, DE là quá trình chuyển hóa trong hai thiết bị HTS vá LTS.
Quá trình được chuyển hóa quá hai giai đoạn nhằm tận dụng nhiệt và tối ưu hóa

việc chuyển hóa CO.
III. Xúc tác của quá trinh
Xúc tác được chia làm hai loại ứng với hai thiết bị HTS và LTS.
3.1 Xúc tác của HTS.
Xúc tác SK-201-2
Kích thước,mm 6x6
Thành phần hóa học 56% wt. Fe
6% wt. Cr
1% wt Cu
(No Cr
6+
)
Tạp chất lưu huỳnh, pmm <150
Bảng 4: Xúc tác trong thiết bị HTS
Sự bố trí trong thiết bị của xúc tác
 Nạp đầy (100%)
– Hoạt tính cao
– Cr
+6
free
Hình 9: Sơ đồ khối tháp HTS
Xúc tác được cung cấp ở trạng thái oxít. Quá trình khử xúc tác được tiến hành
bằng dòng khí công nghệ có chứa H
2
trong quá trình khởi động. Xúc tác SK 201-2 có
thể được vận hành ở 320 -500
o
C.
- Xúc tác mới nên được vận hành ở nhiệt độ khí đầu vào khoảng 360
o

C. Sau đó,
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 22
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
khi tuổi thọ xúc tác tăng, nhiệt độ vận hành tối ưu cũng tăng theo, nhưng với điều kiện
là nhiệt độ đầu ra không vượt quá 460
o
C, và hoạt tính xúc tác sẽ giảm từ từ.
3.2. Xúc tác trong thiết bị HTS:
Xúc tác LSK LS-821-2 LK-823
Kích thước 4,5x4,5 4,5x3,4 4,5
Thành phần
Cu 14 40 40
Zn 24 21 21
Al 5 5
Cr 27
Cs <1
Bảng 5: Thành phần xúc tác của thiêt bị LTS
Sự bố trí xúc tác trong thiết bị:
Hình 10:
Sơ đồ khối tháp LTS
- Xúc tác được hoạt hóa ở 160-220
o
C trong vòng tuần hoàn nitơ chứa khoảng 0.2-
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 23
Báo cáo thực tập GVHD: Th.s Trần Thị Thúy
2% hydro. Trong quá trình khử xúc tác, oxit đồng phản ứng với H
2
tạo thành đồng
nguyên chất.
- Xúc tác LK-821-2 có thể được vận hành với khoảng nhiệt độ 170-250

o
C.
- Lưu huỳnh, Clo và Silic là các chất gây ngộ độc xúc tác. Như một ví dụ về sự
giảm hoạt tính của xúc tác do các chất gây ngộ độc xúc tác, hoạt tính xúc tác sẽ bị
giảm tối thiểu bởi 0.2% khối lượng lưu huỳnh hoặc bởi 0.1% Clo.
- Xúc tác LK-821-2 không được tiếp xúc với nước trong bất kì điều kiện nào,
điều này sẽ làm phân hủy xúc tác.
- Xúc tác có khả năng tự bốc cháy ở trạng thái khử, do đó các biện pháp an toàn
phải được thực hiện trong quá trình tháo dỡ xúc tác.
IV. Sơ đồ công nghệ:
4.1. Thuyết minh sơ đồ
Hình 11: sơ đồ công nghệ cụm CO
Khí công nghệ sau khi ra khỏi thiết bị Refominh thứ cấp cới nhiệt độ khoảng
935
0
C được làm nguội xuống khoảng 360
o
C bằng việc sinh hơi trong nồi hơi nhiệt
thừa Số1(E04208) và bộ quá nhiệt hơi nước (E04209) trước khi đi vào thiết bị chuyển
hoá CO nhiệt độ cao (R04204). Nhiệt độ được điều khiển bởi 04TIC-2079, điều chỉnh
SVTH: Trần Ngọc Minh Trí Trang 24