Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất NH3 năng suất 200.000 tấn/năm.

ữ ặ ộ ọ

ề ứ ấ ọ ệ ấ ọ

M đ u ở ầ t ệ Amoniac là m t trong nh ng h p ch t hoá h c có ý nghĩa đ c bi ợ trong quan tr ng ngành công nghi p hoá h c vì nó có r t nhi u ng d ng ụ quan tr ng trong th c t : ự ế ọ

ấ ấ

ị ấ ả

ầ ệ ạ ạ ể ể ả ệ ự ươ ự

ả c. ệ Trong công nghi p s n xu t phân bón, Amoniac dùng đ s n xu t ra ệ ả ể các lo i đ m, đ m b o s n đ nh và cung c p đ m cho vi c phát tri n ạ ả ự ổ phát tri n nông nghi p. Góp ph n b o đ m an ninh l ệ ng th c, th c hi n ả công nghi p hoá và hi n đ i hoá đ t n ấ ướ

3 có th đi u ch HNO

ế ị ổ

ệ ệ ổ ừ ể ả ế ấ

ư ấ

3 đ s n xu t các lo i s i t ng h p nh

ể ế ạ

Trong ngành d t, s d ng NH ạ ệ Trong công nghi p thu c n , Amôniac có vai trò quy t đ nh trong vi c ố ợ s n xu t ra thu c n . T NH 3 đ s n xu t các h p ấ ể ề ố ả ch t nh : di, tri nitrotoluen, nitroglyxêrin, nitroxenlulo, pentaerythrytol tetryl, và amoni nitrat dùng đ ch t o thu c n . ố ổ ấ ệ ử ụ ạ ợ ổ ể ả ư ợ

cuprammonium rayon và nilon.

3 đ

Trong công nghi p s n xu t nh a t ng h p, NH ự ổ ượ ấ ợ

ệ ả ỉ ủ ề ấ

c dùng làm xúc tác và là ch t đi u ch nh pH trong quá trình polyme hóa c a phenol- formaldehyt và urê-formaldehyt t ng h p nh a. ổ

Trong công nghi p d u m ệ ầ

ợ ỏ, NH3 đ t b ng ng t ự c s d ng làm ch t trung hòa đ ượ ử ụ axit, thi ấ t b trao đ i nhi ự ế ị ụ ệ ổ

ế ị ư ể

c bi n l n trong d u thô. NH ể ủ t, c a 3 dùng đ trung hòa HCl t o thành do quá trình phân ạ 3 cũng dùng đ trung hòa các v t axit ầ ể ế

tránh s ăn mòn trong các thi quá trình ch ng c t. NH ấ ư h y n ể ẫ ủ trong d u bôi tr n đã axit hóa. ơ ướ ầ

3 thêm vào dòng khí tr

Trong quá trình cracing xúc tác l p sôi, NH ớ cướ

khi đ a vào thi t b k t t a cottrell đ thu h i xúc tác đã s d ng. ể ử ụ ế ị ế ủ

ư NH3 dùng đ đi u ch aluminu silicat t ng h p làm xúc tác trong thi ợ ồ ổ ể ề

ế ớ ố ị

ộ ạ ế t 3 k t t a ế ủ ấ 2(SO4)3) đ t o m t d ng gel. Sau đó r a t p ch t ử ạ

b cracking xúc tác l p c đ nh. Trong quá trình hydrat hóa silic, NH ị v i nhôm sunfat ( Al ớ Al2(SO4)3 đ ể ạ c s y khô và t o hình. ượ ấ

ạ Trong công nghi p s n xu t thu c tr b nh, NH ệ ả ấ ộ ấ ộ

ị ệ ư ể ả ấ ọ

ể ả ấ ạ ố

ườ ệ

3 là m t ch t đ n quan ố tr ng đ s n xu t các d ng thu c nh sunfanilamide, sunfaliazole, ố sunfapyridine. Nó cũng đ Ngoài ra, NH3 còn đ 2 và NOx t ố t. Amoniac t o đ ượ

c s d ng đ s n xu t các lo i thu c vitamin. c s d ng trong lĩnh v c b o v môi tr ng đ ự ả khí ng khói. Dung d ch NH ạ ượ ử ụ ượ ử ụ ừ ể

ể 3 21% còn dùng làm ử ề ặ ấ ố

c các nitrua đ tôi c ng b m t thép, s ứ t b l nh. chuy n hoá SO dung môi r t t d ng Amoniac làm tác nhân l nh trong các thi ụ ị ể ế ị ạ ạ ạ

3 t

ụ ư ậ

khí t ng s n xu t NH Amoniac có nhi u ng d ng trong th c t t k phân x ừ ề ứ ả ự ế ự

ưở ủ ề ự ệ

ệ ấ ấ

ả ể ả ổ ứ ả ẩ

qu c dân. M c khác đ tài còn đ a ra m t ph ề ợ ặ ố ộ

ị ử ụ ư ồ ế ệ ủ

nh v y cho nên đ tài “ ề nhiên” có ý nghĩa th c t sâu Thi ự ế ế ế ấ nhiên s n có s c. M c đích c a đ tài là s d ng ngu n nguyên li u khí t ụ ẳ ồ ắ ử ụ ọ c ta m t cách có hi u qu đ s n xu t ra Amoniac làm ch t hoá h c n ộ ở ướ trung gian ph c v quá trình t ng h p ra các s n ph m có ích đáp ng nhu ụ ụ ươ c u cho n n kinh t ng ề ầ h ng m i trong vi c nâng cao giá tr s d ng c a ngu n nguyên li u khí ướ ệ ớ nhiên. t ự

3 năng su t 200.000 t n/năm.

i thi u nh ng tính toán c th ớ ụ ể ữ ệ

Trong khuôn kh đ án này, em xin gi ổ ồ ng s n xu t NH t k phân x đ thi ể ấ ấ ấ ả ưở

ồ ầ

ổ ế

ự

ế ế N i dung đ án g m các ph n sau: ồ ộ Ph n I: T ng quan lý thuy t. Ph n II: Tính toán công ngh . ệ Ph n III: Xây d ng. Ph n IV: Tính toán kinh t . ế Ph n V: An toàn lao đ ng. ầ ầ ầ ầ ầ ộ

ể ồ ỏ

ấ ố ắ thi u sót nh t đ nh, r t mong đ ấ ị ữ Tuy có r t nhi u c g ng nh ng đ án không th tránh kh i nh ng c s góp ý c a Th y, Cô giáo và các b n. ạ ư ượ ự ề ấ ủ ế ầ

PH N Iầ T NG QUAN Lý THUY T. ế ổ

ệ ề ươ

Ch I.1. C u t o phân t ớ NH ng I. Gi ử

và 3 nguyên t i thi u v amoniac. 3. [14] nit ử ử

l p v , t ở ớ ơ ớ ố ệ

ấ ạ NH3 có m t nguyên t ộ ứ ỏ ươ ở ạ

hiđrô. Nguyên t N có 7 ử ng ng v i s đi n tích h t nhân c a nó. Trong đó, ạ ớ tr ng thái 1s, còn 5 electron kia phân b vào 4 obitan v i chính là 2. Trong 5 electron này thì có m t c p chi m obitan 2s ử ủ ố ộ ặ ế

ặ

electron m t c p electron ộ ặ s l ng t ố ượ và 3 electron không c p đôi phân b ố ở ủ ủ Các electron không c p đôi c a N có th k t h p v i electron 1s c a ặ ớ 3 obitan 2Px, 2Py, 2Pz. ể ế ợ

nguyên t ử

H . + 3H H. Vì v y ta có: ậ . :N. . H .. :N.. H

ằ ử ứ ệ N n m trên m t đ nh c a hình t ộ

ộ di n n m trên m t H x p theo 1 hình tam giác đ u, góc ủ ỉ ử ủ ế ằ H, 3 nguyên t ử ề

ả ữ ế

ư ế ố ộ

ự ấ

ự 3 mà nó có m t mômen l NH ưỡ ả ộ

Nguyên t ph ng c a 3 nguyên t ằ liên k t ế O. M c dù các liên k t N-H là nh ng liên k t c ng hóa H-N-H kho ng 107 ế ộ ặ N có đ âm tr nh ng chúng có ph n gi ng nh liên k t ion, t ị ư ạ ầ ắ đi n l n h n H r t nhi u. Do s phân c c hóa c a các liên k t và cách s p ủ ề ơ ệ ớ x p b t đ i c a phân t ng c c kho ng 1,5 ử ấ ố ủ ế Debye. i vì ngyên t ử ế ự N o c, ớ ướ

c nên NH Vì phân t ị

3 có cùng c u hình electron v i n 3 và H2O ng t ấ ố

NHử ấ góc hóa tr cũng t nh n ự ư ướ ươ có nhi u tính ch t gi ng nhau, đ u là nh ng ch t ngh ch t ề ấ ữ ề ị . ừ

H Ho

I.2. Tính ch t v t lý:[14] ấ ậ

là NH ứ ẹ ơ 3 là m t khí không màu, nh h n ộ

Amôniac có công th c phân t ử không khí, và có mùi đ c tr ng. ư ặ

B ng I.1. Các đ c tr ng v t lý c a NH ậ ủ

ệ

t hóa h i ơ t t o thành tiêu chu n ẩ

do 17,03 22,08 l/mol 0,6386 g/cm3 0,7714 g/l 11,28 MPa 132,4 0C 0,235 cm3/g 4,225 cm3/g 0,522 Kj.K-1. h-1. m-1 23,90. 10-3 mPa.s -77,71 0C 332,3 Kj/Kg 6,077 KPa -33,43 0C 1370 Kj/Kg -45,72 Kj/mol 192,731 J.mol-1.K-1 -16,391 Kj/mol ự

3-O2(200C, 101,3KPa) 3-KK(200C, 101,3KPa) 3-KK(1000C,

NH 15 - 17 % V NH3 16 - 27 % V NH3 15,5- 28 % V NH3 ư ặ ả Kh i l ng phân t ử ố ượ ử ở oC, 101,3 KPa) Th tích phân t ( ể T tr ng pha l ng ỏ ỉ ọ T tr ng pha khí ỉ ọ áp su t t i h n ấ ớ ạ i h n t đ t Nhi ệ ộ ớ ạ i h n t tr ng t ớ ạ ỉ ọ i h n Th tích t ớ ạ ể i h n t t đ d n nhi ệ ớ ạ ộ ẫ i h n đ nh t t ộ ớ ớ ạ đi m nóng ch y ả ể t nóng ch y Nhi ả áp su t hóa h i ơ ấ đi m sôi ể Nhi ệ Nhi ệ ạ Entropi tiêu chu nẩ Entanpi t o thành t ạ i h n n Gi ổ ớ ạ H n h p NH ỗ ợ H n h p NH ợ ỗ h p H n ợ ỗ 101,3KPa)

ọ :[14],[15]

 NH3 có th c ng thêm 1 ion đ t o ion ph c NH I.3. tính ch t hóa h c ấ ể ộ ể ạ ứ

+ + gi ng nh các ion kim lo i ki m

+ H+ 3

tính ki m và thu c tính NH NH ư ề ở ạ ề ộ

3 ph n ng nh m t baz y u, vì ư ộ

c c a NH ướ ủ ả ứ ơ ế ậ

trong dung d ch n c có quá trình: NH4 ố t o mu i c a nó. ố ủ ạ Các dung d ch ng m n ị ướ ị

NH NH ư

2 và H2O.

0+ + H 3 3 + + OH- 4  NH3 không cháy đi u ki n th ở ề ệ i áp su t oxi. đi m b c cháy c a h n h p NH ố ể ng, nh ng cháy v i ng n l a màu ọ ử ớ ườ 3-O2 là 7800C. s nả ủ ỗ ợ ướ

vàng d ấ ph m chính c a quá trình cháy là N ẩ ủ

+ 3O 4NH 3 2 O + 6H 2 N 2 2

ợ ỗ ợ ề

ệ ổ ủ

3 khô v i không khí là 16-25 % V NH ư 2, tr n Oộ

3- không khí s phát n khi ổ ẽ 3. gi ớ ạ i h n 2 hay không ộ ẫ

ấ

ề ạ ấ ở

ư c chuy n qua CuO nung nóng thì có ph n ng: Trong đi u ki n thích h p, h n h p NH cháy. h n h p n c a NH ớ ỗ ợ c m r ng khi tr n l n v i các khí cháy nh H này đ ớ ở ộ ượ nhi t đ và áp su t cao h n. khí, ơ ệ ộ ở  Khí NH3 b oxi hóa t o H 2O và N2 b i nhi u h p ch t oxyt nh CuO. ợ ị 3 đ N u dòng khí NH ể ả ứ ượ ế

3 đ

3 CuO + 2NH 3Cu 3 O + N 2 + 3H 2 Lo i ph n ng này x y ra khi NH c nung nóng t i nhi ả ạ ả ứ ượ ớ

ủ

ng t ế ả ứ ạ ế ự ở ươ ấ

3 cũng có th xem là ph n ng oxy hóa

t đ cao ệ ộ v i oxyt c a kim lo i xác đ nh vì lúc này liên k t trong oxy kém b n v ng. ữ ề ị ớ Các ch t oxy hóa n u đ m nh s x y ra ph n ng t ệ ộ t đ nhi ủ ạ ẽ ả 4. th ng. Ví d v i KMnO ụ ớ ườ

2 v i NHớ ể 2KOH + 2MnO 2 4

ả ứ ữ

kh .ử  Ph n ng gi a Cl ả ứ + 2KMnO 2NH 3 O + N + 2H + 3Cl 8NH N 2 2 3 2 Cl + 6NH 4

3 v iớ

trong h n h p 100 % NH ợ ỗ

ạ không khí và có m t c a xúc tác  NH3 có th b oxy hóa t o NO khi ở t đ cao: ệ ộ ể ị ặ ủ ở

3 là m t khí b n v ng.

nhi Pt

ệ ộ ữ ộ ở

3 v i khí t o thành trong khi ti p xúc.

nhi ủ ố ộ t đ cao nó b t ắ ưở ng ị ả

ng NH 2 và H2. T c đ quá trình phân h y ch u nh h ế

ạ ng, NH ậ 3 có th hòa tan K, Na nh ng t c đ ch m, ư ể ố ộ

ớ t đ th ệ ộ ườ có th m t vài ngày. + 5O 4NH 2 3 O 4NO + 6H  nhi t đ th ề ệ ộ ườ ở 2 đ u phân h y thành N ủ ầ c a b n ch t NH ấ ủ ả  nhi ở ể ấ

2K + 2NH 2KNH 3 Amid kali

+ H 2 2Na + 2NH 3 + H 2NaNH 2 Amid natri c t o thành khi Li b nung nóng trong dòng khí NH ượ ạ ị

Liti amid cũng đ có m t xúc tác Pt đen. ặ  ạ ộ Khi nung NH3 cùng v i m t kim lo i ho t đ ng ạ ớ ộ

ợ ư ấ ơ ẽ ạ

nh Mg thì nitrit (h p ch t c kim) s t o thành. 3Mg + 2NH 3 + 3H Mg N 2 3

ả 3. Các tr ng thái ban đ u c a ph n ầ ủ ề ạ ớ

 Cl2, Br2, I2 đ u ph n ng v i NH ố ư ả ứ ả ng thì gi ng nhau, nh ng s n ph m cu i cùng thì r t khác nhau. ẩ ấ ố ứ

2 và PH3.

 NH3 ph n ng v i P h i nóng đ t o N ả ứ ỏ ạ ớ ơ

3 t o amoni sunfit và nit

+ 2P 3

3 l ng t o nit

 H i S ph n ng v i NH ả ứ ơ ơ 2NH 2PH ớ + 3N 3 ạ

sunfit.  S c ng ph n ng v i NH + 3S 8NH 3 ) 2(NH 4 ả ứ S + N 2 ớ ỏ ạ ơ ủ

3 S 2 ố ợ ợ

nh các hyđrat. Vì th ng t ố  NH3 có th t o thành vô s các h p ch t c ng h p hay h p ch t ấ ế ợ ấ ươ ư ợ

ấ ộ ự 2.6H2O và CuSO4.5H2O.

ứ t gi ng nh m t ph c ư ộ ư ọ ế ố

10S + 4NH S + N 6H ể ạ 2 ph i trí. Các h p ch t c ng có tính ch t t ấ ộ CaCl2.6NH3 và CuSO4 gi ng nh CaCl ố Các h p ch t ph i trí g i là ammines và vi ố ấ ợ [Cu(NH4)4]SO4.

ữ

3 bi n quì đ thành xanh, là ch t ch

3 là tính ki m ề ở ỉ

c c a nó. Dung d ch NH ấ ủ ỏ ọ ế ị ấ

 M t trong nh ng tính ch t quan tr ng nh t c a NH ấ ộ dung d ch n ị ướ ủ th cho metyl dacam và metyl đ . ỏ ị

ạ

ụ

ơ ở ổ ạ ư ể ư ộ ấ ợ ộ ị

ấ ắ ụ ư ợ

 Khí NH3 có th trung hòa axit mà không t o thành n c. Dung d ch ị ướ dung d ch c a ủ ch t o k t t a hyđrôxyt t NH3 có tác d ng nh m t baz ị ừ ế ủ 3 d nó t o chúng. M t vài h p ch t khó tan, nh ng trong dung d ch NH ạ ư ẽ ị ế ph c ion. Ví d nh các mu i s t thì các h p ch t s t hyđrôxyt s b k t ố ắ ứ t a.ủ

+ 3NH 3 OH 4

+ 3NH 3 Cl Dung d ch đ ng sunfat trong dung d ch amôni hyđrôyt d t o thành ph c: ị 4 ư ạ ứ ị FeCl Fe(OH) ồ

CuSO Cu(OH) SO 2 2

OH + 2NH 4 4 + (NH ) Cu(OH) 2 4 Cu2+ + 2OH- + Cu2+ 3

4NH [Cu(NH )] 3

3

Ch ng II. Nguyên li u đ t ng h p NH ươ ể ổ ợ ệ

ổ ệ ề ử ụ

ư ồ NH3 nh : than đá, d u n ng naphta, khí t ầ ồ

ệ ặ ọ ệ ấ

ỉ ượ ệ ệ

([1], [15]) ợ Có nhi u ngu n nguyên li u khác nhau s d ng cho quá trình t ng h p nhiên, khí đ ng hành. ự Nguyên li u quan tr ng nh t hi n nay là các nhiên li u r n, khí lò c c, ố ệ ắ ề H2 c a quá trình đi n phân. Các nguyên li u này ch đ c dùng trong đi u ủ ki n đ c bi ệ ệ ặ

ể ả ướ

3. Ngoài ra H2 3. ấ B ng sau đây cung c p t ng quát s li u các ngu n nguyên li u thô

ấ ệ ươ ướ ệ ả

3 trên th gi

ng lai đ s n xu t NH ấ c cũng là nguyên li u s n xu t NH ồ Khí than ấ ằ ả ố ệ ệ

t và ngày nay có r t ít. t là nguyên li u t s n xu t b ng quá trình đi n phân n ệ ả ấ ổ i: ế ớ cho năng su t NHấ

ồ ả ệ ố ệ

3 B ng II.1. S li u các ngu n nguyên li u thô dùng s n su t NH ấ 1971/1972 % 9 63 21 7

ả Nguyên li uệ

1961/1962 % 18 50 13 19 103 t n/năm ấ 4600 32100 10700 3600 103 t n/năm ấ 2800 7800 2050 2950 ẩ

51000 15600 100 100 ộ

Khí lò c c và than đá ố Khí t nhiên ự Naphta ầ Các s n ph m d u ả khác T ng c ng ổ Theo s li u trên thì ta th y các nhà máy s n xu t NH ấ ả

3 m i h u nh ớ ầ ướ

ấ nhiên và naphta. Xu h ư ng này ố ệ ồ ự

ệ ng lai. d a vào ngu n nguyên li u chính là khí t ự cũng ti p t c trong t ươ ế ụ

Ch ng III. C s hóa lý c a quá trình t ng h p NH

3.

ươ ơ ở ủ ổ ợ

Ph n ng t ng quát c a quá trình t ng h p NH ả ứ ủ ổ ợ ổ

+ 3H 2 2NH 3 2

N + 91,44 Kj/mol

Đây là ph n ng thu n ngh ch, t a nhi ể ỏ ậ ả

t, gi m th tích ti n hành trên ị ả ứ t xét m t s v n đ c b n c a ph n ng ẽ ầ ượ ế ề ơ ả ủ ệ ộ ố ấ

ắ ạ ộ

t c a ph n ng ả ứ : [1], [4]

H ng s cân b ng đ ả ứ xúc tác s t. D i đây s l n l ướ thu c lo i này. III.1. Cân b ng c a ph n ng và hi u ng nhi ể ệ ủ ệ ứ c bi u di n b ng bi u th c: ứ ằ ễ ả ứ ượ ủ ằ ằ ố ằ

2 3NH P

3 2H

ể P = K · P

3, N2,

3NHP

2NP ,

2HP là áp su t riêng ph n c a các c u t ấ ử

Trong đó , NH ầ ủ ấ

H2.

H ng s cân b ng có th tính theo ph ng trình Van'tHoff : ằ ằ ố ươ

)

ể d(lnK = dT

ượ ị

ộ ủ ị

ố ớ ự

3/2

= j

2 3NH j

3NH f

3 2H

1/2 2N

S d ng ph ấ ớ ế ả ơ * * ΔH 2 RT ng pháp này có đ chính xác không cao vì khó xác đ nh đ Ph c các ươ t dung đ ng áp c a các c u t giá tr nhi áp su t cao và đ nh lu t Dalton ậ ấ ử ở ệ ị ẳ v áp su t riêng ph n có sai s l n khi áp d ng v i khí th c. ấ ầ ụ ề ng pháp tính theo Phugat cho k t qu phù h p h n: ươ ử ụ j · * * · · · ợ 2 3NH P

Trong đó: *  i lúc cân b ng. *  i lúc cân b ng. ằ

if là fugat c a c u t ằ ủ ấ ử iP là áp su t riêng ph n c a c u t ầ ủ ấ ử ấ j  i ượ

là h s fugat c a c u t i, đ c tính theo công th c: ệ ố ứ * j = * i ủ ấ ử f i P i

H s fugat c a c u t t đ rút g n rT = ệ ố ủ ấ ử i ph thu c vào nhi ộ ụ ệ ộ ọ T CT

. rP = và áp su t rút g n ấ ọ P CP

2 3NH j

3 2H

2 3NH 2 P 2H

j P = = K K và N u đ t : ặ ế * * j · · P

· K K = j K Ta có:

PK đ

Trong đó ượ ươ ng trình th c nghi m : ự ệ

- -= + + + · · - Klg 2,4943lgT βT 1,8564 10 T I c tính theo ph 2074,18 T

trong đó :

t đ trung bình c a quá trình ph n ng , K. ủ

b ả ứ 300 at thì = 1,256.10-4 ấ ở ộ

3 lúc cân b ng theo

 T là nhi  b là h s ph thu c vào áp su t,  I là h ng s tích phân , I = - 2,206

ệ ộ ệ ố ụ ố ằ P cho phép ta xác đ nh n ng đ NH c K ượ ồ ộ ị ằ

Xác đ nh đ ị công th c sau : ứ

2 a

308 K + = · - - y 200y y 10 0 P

3 lúc cân b ng, % th tích .

Trong đó:

ộ ằ

ố ủ ằ

Hi u ng nhi t đ , có ấ t c a ph n ng ph thu c vào áp su t và nhi ệ ủ ả ứ ụ ấ ộ ệ ộ

 ay là n ng đ NH ể ồ  PK là h ng s cân b ng c a ph n ng. ằ ả ứ  P là áp su t trung bình trong tháp , at . ệ ứ ị ứ th xác đ nh theo công th c: ể

9157

545,0(

35,5

52,2

69,16

)

10 3

6,840 T

459 T

· · · - · · · ·

V i :ớ

t đ , k

t , Kj/mol

III.2. Các y u t ệ ộ ệ ứ nh h ế ằ

ệ ng đ n cân b ng: [1], [4] 3 là ph n ng t a nhi ả ứ ợ ỏ ể ệ

ệ ộ

ạ ả

t, gi m th tích nên theo ả ả ứ t đ và tăng áp su t s làm chuy n d ch ị ể ấ ẽ ệ ồ 3. Đ thồ ị quan h n ng t đ càng nhi ệ ộ ẩ t đ và áp su t cho th y ấ ệ ộ ấ ở

 T là nhi  Q là hi u ng nhi ế ố ả ưở Ph n ng t ng h p NH ổ nguyên lí Le Chaterlie gi m nhi ả cân b ng theo chi u thu n v phía t o s n ph m NH ậ ề ề ằ i các nhi 3 lúc cân b ng t đ NHộ ạ ằ 3 càng tăng. th p n ng đ NH ồ ấ ộ

200

300

500

100

400

600

700

800

H N é ® g n å N

100

¸ p suÊt, MPa § å thÞ phô thuéc cña nång ®é c©n b»ng vµo ¸ p suÊt

Hình III.1.

ấ ở ộ ệ ộ ả ứ ấ

cùng m t nhi ớ

a tăng 2,5%. Khi áp su t tăng t

t đ ph n ng, áp su t càng ề a càng l n, tuy nhiên s tăng này không đ u. ự 20 ấ ằ ế ừ ấ

a tăng m nh h n. ạ

70 đ n 80 MPa thì y ấ ở

các c u t ng t ỗ ưở ớ ơ ả

ả ứ các c u t H ồ ị cao n ng đ NH ộ Khi áp su t tăng t đ n 30 MPa thì y ế T l ỷ ệ ủ áp su t th p y ấ ợ ặ ỉ ệ i cân trong h n h p ph n ng cũng nh h ấ ử 2/N2 b ng r và g i n ọ o ằ

2 và H2, ta có :

Theo đ th này ta th y, 3 cân b ng y ồ ừ a tăng 5%. ấ ử b ng c a quá trình chuy n hóa. Đ t t l ằ là t ng s mol ban đ u c a N ể ầ ủ ổ ố

o 2H

(cid:246) (cid:230) = · (cid:247) (cid:231) n n ł Ł 1 + r1

(cid:246) (cid:230) = · (cid:247) (cid:231) và on ł Ł n o 2N r + r1

ng trình ờ ươ

an , theo ph 3 sinh ra là i th i đi m t nh sau : ư

t ố ph n ng ta có n ng đ các c u t ấ ử ạ ồ sau th i gian ph n ng t, s mol NH ả ứ ờ ộ ả ứ ể

ổ ố T ng s mol

· t=0 0 on

(cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) · - · - · (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) n n n n t n + o ł Ł ł Ł + 3H N 2 2 2NH 3 r + r1 r + r1 n o + r1 1 2 n o + r1 3 2

3 là :

N ng đ ph n mol cân b ng c a NH ủ ầ ồ ộ

ằ n = y - n n

o 3 b ng : T đó ta có s mol NH ằ n y o + y1

ừ ố · = n

N ng đ ph n mol c a N ầ ủ ồ ộ

(cid:215) - n n n = (cid:215) - (cid:215) y - - - 1 2 n 1 + r1 n n 1 2 n n n o += r1 n o

)

( +(cid:215) y1

o ng t

(cid:246) (cid:230) n (cid:247) (cid:231) = = + (cid:215) - (cid:215) - (cid:215) y y 1 (cid:247) (cid:231) - 1 2 1 + r1 1 2 1 + r1 n n ł Ł

)

: T ự ươ

( +(cid:215) y1

= (cid:215) - y y

3 r + r1 2 H ng s cân b ng tính theo r : ằ ằ ố

3 r + r1

y = K - (cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) · - (cid:215) (cid:215) - (cid:215) - (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) P 1 y 1 y · ł Ł ł Ł + 3r r2 1r 2

3 lúc cân b ng.ằ

Trong đó: ya là n ng đ ph n mol c a NH ộ ầ ồ

cùng nhi ủ p là áp su t chung c a h . ủ ệ ấ ạ ồ ị ệ ữ a và r t i các áp su t khác nhau, ấ ở ệ ộ t đ

*, a

5000C.

100 MPa

Đ th quan h gi a y , g n ằ b n â c ộ đ g n ồ N

l y o m % % 50

60 MPa

30 MPa

ằ ầ

ồ 2/N2 t ừ ồ ị đ t c c đ i ạ ự ạ ở 30 2 0 10 giá tr t l ị ỉ ệ 0 ấ ằ mol H 1 ụ ộ ổ

Hình III.2. ư ữ 3 ở ạ ư ộ

ố ộ

T đ th này ta th y r ng n ng đ ph n mol amoniac lúc cân b ng y ộ 10 MPa ng ng b ng 3. ằ ươ ứ r 3 5 ộ ồ ị ồ Đ th ph thu c n ng đ 3: ([1], [4]) III.3. Xúc tác trong quá trình t ng h p NH ợ ấ ằ cân b ng vào áp su t và Cũng nh nh ng ph n ng thu n ngh ch, t a nhi t khác, đ nâng cao ỏ ị ậ ệ ể ả ứ ử ấ ỉ ệ t l mol c u t ư ậ tr ng thái cân b ng, c n h th p nhi t đ . Nh ng nh v y n ng đ NH ạ ấ ệ ộ ầ ằ ồ không th tăng nhanh t c đ ph n ng, cho nên ph i dùng xúc tác đ nâng ể ả ả ứ cao t c đ ph n ng. ể ố ộ ả ứ

Các nguyên t l p v đi n t th hai tính t ử ỏ ệ ử ứ ể ặ

ổ

có đ c đi m là ngoài ừ ở ớ vào mà không bão hòa thì đ u có th làm xúc tác cho quá trình t ng h p. Thí ợ ể ề d : Os, U, Fe, Mo, Mn, W, … ụ

ấ ắ

ạ ở ơ ướ ấ

ấ ắ ọ

ạ

Trong đó U và Os có ho t tính cao nh t. Nh ng Os thì quá đ t còn U ư c s d ng. Fe nguyên c, nên chúng r t ít đ thì d b ng đ c b i h i n ộ ộ ượ ử ụ ễ ị ch t có ho t tính trung bình, nh ng tu i th ng n và d m t ho t tính; còn ư ạ ễ ấ ổ ạ Mn, Mo, W,… ho t tính không b ng s t. ắ ằ Qua nhi u thí nghi m và nghiên c u, cho đ n nay h u h t đ u dùng ứ ế ề ế ề

ầ xúc tác có thành ph n ch y u là Fe và thêm m t s ph gia. ệ ủ ế ầ

Trong công nghi p đã s d ng hai lo i xúc tác s t: M t lo i ộ ố ụ ắ ạ ử ụ

ệ ộ d ng feric cyanua. Lo i feric cyanua tr ộ ạ ắ

ạ ư ễ ỡ

ệ ủ ế

ắ ầ ủ ủ ế ệ ắ

ạ ầ

ng FeO vào kho ng 24 - 38% tr ng l ọ

ượ ượ ộ ể

Fe ạ ở ạ d ng c kia dùng oxyt s t, m t lo i ạ ở ạ ướ ộ cho quá trình áp su t th p, tuy ho t tính cao nh ng d v và d trúng đ c ễ ấ ấ ắ cho nên hi n nay ít dùng. Xúc tác dùng ch y u hi n nay là xúc tác oxyt s t. Thành ph n ch y u c a oxyt s t là oxyt s t II và oxyt s t III, thành ắ 2O3, CaO, Hg2O,…Nói chung trong xúc ng. N u tăng ế ả t và tăng ệ 3O4. ng v i Fe ớ ắ ng FeO m t cánh h p lí thì có th nâng cao tính ch u nhi ấ ph n ph gia là các oxyt kim lo i: Al ụ tác oxyt s t hàm l hàm l đ b n c a xúc tác. T l ộ ề ủ ượ ị ươ ỉ ệ ằ

ợ 2+/Fe3+ x p xĩ b ng 0,5 t ụ ụ ư

Có th gi ể ả M ng l ướ ạ ể ủ

ng đ ươ i thích tác d ng c a ph gia nh sau : ủ 3O4(FeO.Fe2O3) khi thêm Al2O3 vào thì nó có i tinh th c a Fe 2O4(FeO.Al2O3). Cho nên Fe3O4 và ớ ể

ụ ẽ ắ ị ể ỗ ỗ

ế

ướ

ạ ắ ấ ễ ả

i, khi có Al ạ ể ắ ừ ự ớ ữ ằ ỏ

ế ẹ ữ ề ặ ớ ư ủ ề ặ ượ ệ

th tác d ng v i FeO hình thành Fe.Al Fe.Al2O4 d hình thành h n tinh(h n h p tinh th ). Sau khi xúc tác s t b H ợ 2 hoàn nguyên thành a - Fe, còn Al2O3 không b hoàn nguyên. N u không thêm ị 3O4 và a - Fe khác nhau, i tinh th c a Fe Al2O3 thì do kho ng cách m ng l ả ể ủ 2O3 ng k t tinh l cho nên khi k t tinh s t r t d x y ra hi n t ế ệ ượ thì nó n m k t gi a, ngăn ng a s l n lên c a nh ng tinh th s t nh . Khi ủ ạ ng d c a b m t làm cho ho t đó di n tích b m t l n, nâng cao năng l tính cũng tăng.

2O3 t

Ngoài ra khi hàm l ng Al ng đ i cao thì tính ch u nhi t c a xúc ượ ươ ố ị ệ ủ

2O3 ; 4,5 - 5,5% Al2O3 và 11 - 12% Al2O3 0C , 500 - 570oC và

tác cũng tăng. ví d : ụ Các xúc tác ch a 3,5 - 4,5% Al ứ

t đ s d ng d i 500 ạ ệ ộ ử ụ ướ

(còn có 2% K2O) thì ph m vi nhi 600 - 650oC.

ng Al ư Nh ng n u hàm l ế ề

ế 2O3 quá nhi u cũng có h i vì khi đó khó ti n 2O3 th hi n tính axit nên ắ ạ ể ệ ặ

3 sinh ra

b m t . ượ hành hoàn nguyên xúc tác oxit s t, m t khác do Al gây khó khăn cho quá trình nh NHả ở ề ặ

ủ ụ

Tác d ng c a K Theo thuy t đi n t

2O: ệ ử ề

3 và trong quá trình gi

v xúc tác thì trong quá trình h p ph N ấ i h p NH ả ấ

xúc tác cho nên khi thêm K

ụ 2 và H2 ở 3, khí h pấ 2O vào xúc tác s làmẽ i cho quá trình này. Cho nên sau khi thêm ợ

ế tr ng thái khí đ t o thành NH ể ạ ạ t ph đ u c n đi n t ệ ử ừ ầ ụ ề cho đi n t d thoát ra, do đó có l ệ ử ễ Al2O3 thì nên thêm K2O.

2O thì còn làm

i ta cho r ng khi thêm K Theo nghiên c u g n đây, ng ứ ườ

ằ 2S. ầ tăng kh năng ch u đ c c a xúc tác khi g p H ộ ủ ả ặ

ng thêm các ph gia nh CaO, SiO Ngoài ra, g n đây còn có xu h ụ ư ị ầ

ượ

Sau khi thêm thì tăng đ III.4. C ch c a quá trình t ng h p NH

3.[14]

3 t

ướ c tính n đ nh. ị ổ ổ ợ ng thì m t ph n ng t a nhi ả ứ ơ ế ủ ườ ỏ ệ ẽ ự ả

ệ ể ạ Thông th ế

ữ x y ra trong nh ng Nừ 2 và H2 thì năng 2 vì ng cung c p vào ph i l n. Năng l ượ

2 r t cao (941KJ/mol) cao h n H

ấ ng phân li N t s t ộ đi u ki n ti n hành ph n ng. Tuy nhiên, đ t o NH ả ứ ề l ả ớ ượ năng l ơ ấ

ợ ổ ầ ầ

ạ ả ệ

đ nh thích h p có liên quan đ n s nh h ả ị ưở

ng ho t hóa này yêu c u nhi t qua ng ợ . Đ v ử ể ượ

ng này dùng đ ho t hóa N ạ ể 2 r t nhi u. ề ấ ượ 3 trong pha khí c n năng Theo đánh giá ban đ u, quá trình t ng h p NH t và ng nhi ng ho t hóa kho ng 230 - 420 KJ/ mol. Vi c c p năng l ượ ệ ấ ng c a hi u su t ấ ệ ủ ế ự ả ệ t ưỡ ầ ạ c t c đ ph n ng c n thi ả ứ ể ạ ượ ố ộ ế ầ

ệ ấ

t. 3 là cao nh t . ấ ứ

oK đ đ t đ t đ cao và áp su t thích h p thì hi u su t NH ợ ấ 2 và H2 thì các phân t ể ế ợ ị

l ượ t o ra các gi ạ va ch m gi a các phân t ạ ữ đ ph i l n h n 800 - 1200 ơ ả ớ ộ nhi ở ệ ộ V m t xúc tác đ k t h p N ề ặ ể ộ ể ả ứ

oC.

ủ ề ặ t đ 250 - 400 ổ ở ự ổ ả ệ ộ ế

gi m m c đ ử ả chuy n đ i b i s n đ nh c a b m t xúc tác. Ph n ng t ng h p có th ợ ổ ti n hành trong kho ng nhi III.41. Hi n t ệ ượ ề ặ

ng x y ra trên b m t xúc ả ề ặ ng x y ra trên b m t xúc tác: ệ ượ ể ả ủ

ể ả ứ

ườ ế ộ ớ ỏ

xúc tác, và xuyên qua m t h th ng l ộ ệ ố ỗ ố ồ ề ặ

ả

ề ặ

Theo quan đi m c a Haber - Bosch hi n t tác nh sau: ư Đ u tiên di chuy n các tác nhân ph n ng qua con đ ng khu ch tán ế ầ và đ i l u ra kh i dòng khí, xuyên qua m t l p m ng, đ n b m t ngoài ề ặ ỏ ố ư x p r i vào b m t bên các phân t ử trong h th ng mao qu n. ệ ố ấ ụ ả ứ H p ph các tác nhân ph n ng lên trên b m t. ạ h p ph t o ra các h p ch t trung gian ho t Ph n ng c a các phân t ợ ủ ả ứ ử ấ ụ ạ ấ

hóa.

3 t o thành ra kh i b m t h p ph . ụ ỏ 3 ra kh i h th ng l

ạ

ề ặ ấ x p, qua l p biên m ng vào pha khí. i h p NH Gi ả ấ Chuy n NH ể ệ ố ỗ ố ỏ ớ ỏ

K t qu nghiên c u quá trình h p ph và ph n ng trên b m t xúc ả ứ ụ ứ ề ả ấ ặ

ế tác s t:ắ

oC:

t đ trên 330 C ch sau ch đúng khi nhi ỉ ơ ế ệ ộ

2,ad

H 2H N N 2

2N + H s

ad ad

2,ad

3,ad

H +

H 2,ad NH 3 ụ

ử ụ ề

N NH NH ad NH NH + NH ấ ad: h p ph N m t xúc tác ề ặ

ụ ằ c xác đ nh b ng t c đ phân ly N N và H b h p ph b ng s phân b trên b m t xúc tác ự 2 h pấ ố ố ượ ằ ổ ộ ị

ấ : nguyên t N h p ph trên b s ặ Các nguyên t ị ấ ử Fe. T c đ ph n ng t ng quát đ ộ ả ứ ố ph trên b m t xúc tác Fe. ề ặ ụ

ạ ệ ứ ề ặ ơ

ủ ể 2 tăng lên trên b m t đ ề ặ ượ Theo các nghiên c u hi n đ i trên b m t đ n tinh th Fe, khi năng c ph kín ng ho t hóa c a quá trình phân ly N ủ

l ượ b i Nở

ả

ộ ạ 2 h p ph . ụ ấ ng ho t hóa, kh năng ph n ng và h s bám dính ph Năng l ượ ả ứ ượ ấ ạ

ề ặ ư ằ ầ

i, kh năng ph n ng c a quá trình t ng h p NH ủ ả ứ ả ợ

ụ

ượ ế ợ C u hình nguyên t ề ặ ụ

ụ ệ ố ạ ng ho t hóa c a quá trình h p ấ thu c vào c u trúc b m t xúc tác: năng l ủ ề ặ ượ c ph Nụ 2 g n nh b ng 0 trên b m t Fe(111) < Fe(100) < Fe(110). Ng ả l 3 cao h n kho ng ơ ạ 2MPa(20 bar) thì tăng lên. Dù v y nh ng vi c h p ph trên b m t Fe(111) ề ặ ư trên b m t. và Fe(110) đ ế ạ ủ ử 2 h p ph trên ấ ấ ể ạ ấ c bi u di n nh hình III.3. ổ ệ ấ i c a các nguyên t i nh t đ t o thành pha N ư ậ c k t h p v i s s p x p l ớ ự ắ thu n l ậ ợ ử ễ ể b m t Fe(100) đ ề ặ ượ

ủ ả ạ Tùy vào tính nh y c m c a quá trình Fe

ổ ợ ấ ớ t ng h p NH v i c u

ử ả ặ ố

ề ố ổ ằ

ề Hình III.3

ư ổ

ủ ề ặ ả trúc và kh năng ph n ủ ứ ng cao c a b m t ớ nguyên t v i s ph i trí b ng 7 mà b sung ặ vào b m t Fe(111) nh ng không b sung vào b m t c a Fe(110)

và Fe(100).

Tùy vào tính

ủ ả ạ nh y c m c a quá trình

ổ ợ ấ ớ t ng h p NH v i c u

ả ả trúc và kh năng ph n

ứ ủ ề ặ ng cao c a b m t

ử ớ ố ố nguyên t v i s ph i

ằ ổ trí b ng 7 mà b sung

ề ặ vào b m t Fe(111)

ư ổ nh ng không b sung

ủ ề ặ vào b m t c a Fe(110)

và Fe(100).

III.4.2. Đ ng h c c a ph n ng t ng h p NH

3:[4]

ọ ủ

ng ả ứ ơ ứ ả ứ ề

ợ ộ i ta đã nghiên c u c ch c a ph n ng này trong nhi u năm, ườ c. ế ổ ế ủ ế ượ song cho đ n nay v n ch a hi u h t đ ẫ ư ể

Năm 1939, Temkin d a trên gi thi t v c c u ph n ng: ự ả ế ề ơ ấ ả ứ

ụ ấ N 2

2,hp

3,hp

2NH(h p ph ) 2NH H (pha khí) N (h p ph ) 2 2 2 trong pha khí H trong pha khí ấ 2 (pha N 2

ụ 2NH khí) H trong pha khí

ộ ố ả ướ t sau: ế c kh ng ch . ế thi ố

ề ồ

Đ ng th i đ a ra m t s gi ồ - B c h p ph là b ụ - H p ph b m t r t không đ ng đ u. ụ ề ặ ấ ủ ủ - Ph n ng không cách xa tr ng thái cân b ng l m. Đ che ph c a ờ ư ướ ấ ấ ả ứ ắ ằ ộ

ấ

2, còn đ che ph c a H

2, NH,

- Tr ng thái h p ph ch y u là N ủ ủ ộ ạ N2 h p ph trên b m t là trung bình. ủ ế ụ

α1

3 2H 2 3NH

2 3NH 3 p 2H

ng. Trên c s đó rút ra ph ề ặ ụ ạ ấ NH2, NH3 đ u r t nh . ỏ ề ấ - Khí là khí lí t ưở ơ ở ươ ạ ọ ộ - ng trình đ ng h c có d ng: α (cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) p p (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) = (cid:215) - (cid:215) (cid:215) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) r k pk 1 (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) p ł Ł ł Ł

Trong đó:

ờ ủ ợ

ố ố ộ ủ ả ứ ị

2, H2, NH3.

3NH

r : t c đ t c th i c a quá trình t ng h p. ổ k1, k2 : h ng s t c đ c a ph n ng thu n và ph n ng ngh ch. ậ ả ứ p ố ộ ứ ằ p, p, : áp su t riêng ph n c a N ầ ủ ấ

2N ệ : h ng s ph thu c vào tính ch t c a xúc tác; áp su t làm vi c

a ấ ủ ấ ộ ố

ụ ằ

a ứ ộ Đ i v i xúc tác oxyt s t th = 0,5. ệ

Khi đó ph ng trình đ ng h c có d ng: ằ và m c đ cách xa cân b ng. ắ ọ ố ớ ươ ộ

3NH

3NH 1,5 p 2H

(cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) p (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ng dùng trong công nghi p thì ườ ạ 1,5 p 2N = (cid:215) - (cid:215) (cid:215) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) r k pk 1 2 p (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł ł Ł

p nh sau: ư

Quan h gi a k t đ và k ệ ữ 1, k2 v i nhi ớ ệ ộ

0 1

γ p

0 2

- = (cid:215) k k e k (cid:222) (g =2) k = k - = (cid:215) k k e

(cid:215)= - E ΔHν (n = 2) E 1

Trong đó: E1, E2: năng l ượ ng ho t hóa bi u ki n c a ph n ng thu n và ế ủ ả ứ ể ạ ậ

ả ứ

xa tr ng thái cân b ng thì các công th c trên ứ ằ ph n ng ngh ch. ị n : s phân t ố Ta th y, khi ph n ng ả ứ ử ả ứ ở ph n ng. ạ

ấ không còn h p lí n a. ợ

ườ i ta đã đ a ra 2 ph ư ươ ộ ng trình đ ng ữ D a theo các c c u khác nhau ng ơ ấ ự

h c:ọ

(cid:215)= pk r

0,5 2H áp su t cao, th c t

= (cid:215) (cid:215) r pk p

Ngoài ra, khi làm vi c ệ ở ầ ấ khí là khí th c, khi đó ự ế ư c công th c chính xác h n nh ng ứ ự ơ

ng trình đ ng h c trên ta xét nh ng y u t nh h ế ố ả ữ ộ ọ ưở ế ng đ n

ấ fugat b ng áp su t riêng ph n thì s đ ằ ẽ ượ ph c t p h n. ơ ứ ạ T ph ươ ừ t c đ ph n ng: ố ộ ả ứ ng c a nhi 1. nh h ủ ưở ả ệ ề

ầ ợ t đ , áp su t, xúc tác c đ nh, ệ ộ t đ thích h p nh t mà ợ ộ ấ ệ ộ ố ị ấ

ấ

ấ ằ ủ t đ thích h p nh t b ng cách l y đ o hàm c a r ạ ấ

đi u ki n c nhi ứ ợ ệ ừ ệ

yp,

(cid:246) (cid:230) = (cid:247) (cid:231) 0 ł Ł t đ : ệ ộ Trong đi u ki n thành ph n khí, nhi ng v i m t hi u su t t ng h p cũng có m t nhi ớ ứ ấ ổ ộ ệ i đó t c đ ph n ng đ t cao nh t. t ạ ả ứ ố ộ ạ Có th tìm đ ệ ộ ượ ể theo T và cho b ng 0. T c là t ằ dr dT

Ta s rút ra đ c : ẽ

p(Tm)

1,5 p 2H

3NH 1,5 p 2H

0,5 2N

ượ p = (cid:215) = (cid:215) K (cid:215) (cid:215) (cid:215) E E yp p E E 1 y a 0,5 2N

ừ ấ

T quan h này ta th y: ệ Tm = f(thành ph n khí, áp su t, xúc tác). ầ ấ

m ng v i các thành

Hình v sau là đ th đ ng cong quan h gi a T ẽ ồ ị ườ ứ

ph n khi i ầ ệ ữ ệ

. ấ ổ 3 và khí tr thì: ớ ợ a o = 0 và r = 3. Trong đó tr c tung là hi u su t t ng h p ơ ứ

ụ Khi trong khí vào tháp t ng h p không ch a NH ổ ợ ệ ữ a và ya nh sau: Quan h gi a ư

= α 2y a + y1

Trong hình v sau đ ng cong nhi ườ ề ườ ệ ộ ợ t đ thích h p

a ng nét li n là đ ằ

% ,

ng cong cân b ng. ng a ẽ 0 là đ ườ nh t, đ ấ ườ

100

90 80

g n ổ t t ấ u s u ệ i H

p ợ h

70 90 60

2 3

20 10 0 200

360

440 m và To(nhi

600 ệ

680 520 t đ cân b ng) gi m khi hi u ệ ệ ộ ộ

T đ th ta th y: ừ ồ ị ấ

280 - khi áp su t c đ nh, thì T ấ ố ị ợ

2 l n thì T

su t t ng h p tăng. ả ng cong nhi t đ thích h p nh t c a ph n ả ằ Nhi t đ , 0C ủ ấ ợ ộ m và To tăng khi áp su t tăng. ấ Hình III.4.

1 và E2 khác nhau, thì To ơ m s cao h n

ườ ệ - Khi thành ph n c đ nh, thì T ầ ố ị ợ ổ . ng t ng h p NH 3 Khi áp su t nh nhau, đ i v i xúc tác có E ố ớ ư ấ ở m khác nhau; xúc tác nào có E1 ho c Eặ ở ẽ ớ

ấ ổ Đ ứ 1,2 : khi áp su t 1000 at; 3,4: khi 300 at. i. ng c a t l thành ph n H ổ 2/N2 = r, đ i v i t c đ ph n ng t ng ố ớ ố ộ ủ ỉ ệ ả ứ ầ

ấ không đ i còn T ổ c l và ng ượ ạ 2. nh h ưở ả h p.ợ

3, và n ng đ ban đ u c a khí tr

Khi nhi ồ ộ ủ

ệ ộ ộ ố ẽ

H t đ , áp su t, n ng đ NH ổ ứ ộ H ớ ỉ ệ ố ộ

0 r i cho b ng 0.

ả ứ ạ ấ ằ

ợ ằ

ơ ầ ồ ấ ỉ ệ 2/N2 = r, và cũng xu tấ c đ nh thì t c đ ph n ng s thay đ i theo t l ố ị ả ứ đó t c đ ph n ng là hi n m t t l ộ ỉ ệ 2/N2 thích h p nh t, mà ng v i t l ấ ợ ệ thích h p nh t b ng cách l y đ o hàm c t l cao nh t. Ta có th tìm đ ấ ượ ỉ ệ ấ riêng c a t c đ ph n ng theo r ồ ủ ố ộ Quá trình suy di n nh sau: ể ả ứ ễ ư

ng trình đ đ n gi n ta b qua t c đ ph n ng ngh ch trong ph ộ ể ơ ả ứ ả ỏ ố ị ươ

Temkin:

1,5 3NH

3NH dT

3NH

3 và các khí khác nhau r t ítấ

P d = = (cid:215) (cid:215) r Pk 1 P

1,5

)

ộ ả ử ồ

2,5

3NH

- (cid:215) = Pr gi s n ng đ NH N2 = y % H2 = (1-y) % ( y1 P

0 L y ấ

1,5

0,5

)

1 = = - (cid:215) - - (cid:215) (cid:215) (cid:215)

[ ( y1

( y1

1,5

] 0

3NH

Pk 1 dr = dy dr dy P

suy ra : y = 0,5

= 1,5 T l : ỷ ệ H N 0,6 0,4 3 == 2

V y t l ư ả ứ ậ ỉ ệ

2 thích h p nh t đ i v i t c đ ph n ng là 1,5. nh ng nh ộ ấ ố ớ ố thích h p nh t đ i v i cân b ng ph n ng. ấ ố ớ ẫ ợ ộ ớ ố ả ả ứ

t l ư ả ứ H ợ v y thì mâu thu n v i t l ớ ỉ ệ ậ ả ứ

ỉ ệ

ủ ả ứ ệ ữ ỉ ệ 2/N2 = 1,5 2/N2 = 3 : 1, nên này ngày càng nh , càng ngày càng xa ỏ ấ ố ớ thích h p nh t đ i v i ả ứ ỉ ệ ặ ợ

ề ả ứ

Th c t ả ợ

ấ ấ ấ

2/N2 theo t l

ủ a tăng d n đ n giá tr cân b ng, thì t l ỉ ệ ỏ ỉ ệ ằ ỉ ệ ả

thích h p nh t thay đ i ổ ấ thích h p nh t vào ợ ấ thích h p nh t ợ 3:1 cho nên ỉ ệ

3NH

3NH 1,5 P 2H

P ằ đ đ m b o ph n ng ti n hành v i t c đ cao, gi ế ể ả thì x y ra tình tr ng sau: Do quá trình ph n ng tiêu hao H ạ ả theo ph n ng ti n hành này thì t l ế đi u ki n cân b ng c a ph n ng, m t khác t l ằ ph n ng cũng b phá v . ỡ ị k t qu tính toán đã cho th y, t l ự ế ế 3 (ya). Khi ya r t nh , t l theo thành ph n c a NH ầ kho ng 1,5. Khi y ế ị ầ s n xu t v n l y H ti n d n đ n 3. Trong th c t ấ ẫ ấ ự ế ả ế ầ ế b t c th i gian nào cũng đ u là 3. Hỉ ệ 2/N2 t l ề ở ấ ứ ờ ng c a áp su t 3. nh h ấ ủ ưở ả 1,5 P 2H = (cid:215) - (cid:215) (cid:215) k r ta có : Pk 1 P

y % gi s ả ử

% N = 2 H = y 2 NH = 3

2H y a áp su t chung là P ấ (cid:215)=

P yP

(cid:215)=

2H yP

yP (cid:215)= P 2H P

3NH ươ

1,5 y 2H a

Thay vào ph ng trình trên: 1,5 (cid:215) P (cid:215) = (cid:215) - (cid:215) (cid:215) (cid:215) r yPk k (cid:215) (cid:215) yP P yP a 1,5 1,5 y 2H

1,5

0,5

1,5 y. 2H2N y a

y - = (cid:215) - (cid:215) r Hay P.k 1 Pk 2

ậ ầ

y a 1,5 y 2H ớ ố ừ Ta th y t c đ ph n ng t l ộ ả ứ ố ộ ả ứ ỉ ệ ầ ủ ủ ấ

ấ thu n v i s mũ 1,5 l n c a áp su t. ỉ ệ ngh ch v i lũy th a 0,5 l n c a áp su t. Cho nên ớ ị ả ứ ố ộ

ấ ố Còn t c đ ph n ng t l tăng áp có th tăng nhanh t c đ ph n ng. ể 4. nh h ng c a t c đ không gian: ủ ố ộ ả

t c đ không gian là th tích khí th i qua m t đ n v th tích xúc tác ố ộ ơ ị ể ể ổ

3/(m3 xúc tác .h).

trong m t đ n v th i gian. ị ờ ưở ộ ộ ơ · P = · V S 273 T V r V k

Trong đó :   ng th tích khí áp su t P và nhi ở ấ ể ệ t

ủ

 ộ ấ ố ượ

ử ặ ặ

VS là t c đ không gian, m ố ộ Vr là l u l ư ượ 3/h. đ T, mộ Vk th tích ch t đ ng c a xúc tác, m ể ng khí mà m t đ n v th tích ộ ơ ư ặ c trong m t đ n v th i gian ho c đ c tr ng cho th i gian ư ộ ơ ượ ng ượ ể ế ộ ớ

ắ ờ

ị ể ố xúc tác x lí đ ờ ti p xúc gi a th khí và xúc tác. N u t c đ không gian càng l n thì l khí x lí đ c càng nhi u và th i gian ti p xúc càng ng n. ề ử T c đ không càng l n thì n ng đ NH T c đ không gian đ c tr ng cho l ị ờ ế ố ế ộ ở ớ

ỏ ể ấ ồ ấ ủ ỏ

100 MPa

60 MPa

10 MPa

30 MPa

g n o r t 3 H N ộ đ g n ồ N

% a y , p á h t

a r í h k

i 40 ỏ h k 20 0 20000 60000 100.000

ữ ượ trong khí ra kh i tháp t ng ổ ố ộ h p s gi m nh . Tuy năng su t c a tháp có tăng lên. Có th th y rõ đi u ề ợ ẽ ả này trên hình v sau: ẽ

ữ ệ ồ

3 trong khí ra kh i ỏ ở

Quan h gi a n ng đ NH ớ ộ ộ ợ ố Hình ổ III.5. ấ

tháp t ng h p v i t c đ không gian các áp su t khác nhau

Tóm l ộ ố ạ ể

ệ ố ử ụ ứ

ệ ủ ộ ề

ấ ề ổ

ế ế ả ấ t b t ng h p. ỉ ơ ả trong thi ấ t b khác n a i, tăng cao t c đ không gian, có th nâng cao năng l c làm ự ọ vi c c a xúc tác, t c là nâng cao h s s d ng xúc tác. Song khi l a ch n ự t c đ không gian không ch đ n thu n là xét đ n v n đ làm sao s d ng ử ụ ầ ố xúc tác h p lý nh t, mà còn ph i chú ý đ n c v n đ thay đ i các ph t ụ ả i ợ c a các thi ủ ế ị ổ ữ ở ế ị ợ

3

Ch ng IV. Công ngh s n xu t NH ươ ệ ả ấ

3 g m các giai đo n chính

Trong công nghi p, quá trình s n xu t NH ệ ấ ả ạ ồ

ả ấ ợ

ế

ợ

1. S n xu t khí t ng h p. ổ 2. chuy n hóa CO và tinh ch khí. ể 3.T ng h p NH ổ IV.1. S n xu t khí. [14] ấ ả

khí t Có 2 công ngh đ s n xu t khí t ng h p t ổ ấ ự ợ ừ ả nhiên, các s n

ẩ ầ

ơ ướ

ầ

ộ ấ ự

nhi ổ ư ộ ủ ầ ở ả

ử ụ ế c làm môi ch t thì g i là reforming h i n ơ ướ ọ ơ ướ ụ ấ

ử ụ ả ứ ấ ọ

ộ

ệ ể ả ph m d u hay than đá đó là : +) Reforming h i n c. +) Oxy hóa không hoàn toàn (oxi hóa m t ph n). M t cách t ng quát ta th y s hóa khí c a các hydrocacbon hay than đá ẩ t đ cao. S n ph m có th xem nh quá trình oxy hóa m t ph n ệ ộ ộ ể 2 . N u quá trình có s d ng xúc tác và chính c a quá trình này là CO và H ủ ế t n d ng h i n c. Còn n u ậ ch t ph n ng là oxy hay không khí mà không s d ng xúc tác thì g i là quá trình oxy hóa m t ph n. ể ệ ệ ấ ặ ạ

i h n kho ng 4MPa(40 bar). Vi c s d ng công ngh Đ c đi m c b n c a các công ngh hi n đ i là s d ng áp su t khí ệ ử ụ ệ ử ụ ả

ấ ợ

nhiên hay naphta thì s ệ 3 là khí t ầ ơ ả ủ hóa cao. áp su t gi ớ ạ nào là thích h p ph thu c vào nguyên li u thô. ộ ụ N u nguyên li u đ s n xu t NH ể ả ệ ử ự ế

c. d ng công ngh reforming h i n ệ ụ ấ ơ ướ

Ph ng pháp oxi hóa không hoàn toàn ch áp d ng đ i v i vi c khí ươ ố ớ ụ ệ ỉ

ắ

c có th chuy n thành H hóa nguyên li u thô r n. ệ ng pháp reforming h i n IV.1.1. Ph ươ Khí hay các hydrocacbon n ng, hóa h i đ ể ể c ơ ướ ơ ượ ặ

và CO theo ph n ng t ng quát sau : ổ

2n+2

ả ứ H n

V i CHớ O 2

t đ cao, t l nhi c và D H =206 Kj/mol gi a h i n ơ ướ ỉ ệ ữ ệ ộ

+ nH C O n 2 CO + (2n+1) H 4: CH CO + 3 H t. ệ ở 2 t đ th p s t o thành H

2 và CO là có l ể

Đ ng th i v i ph n ng reforming có chuy n hóa cân b ng khí than + H 4 Đây là ph n ng thu nhi ả ứ nhi hudrocacbon cao. ở ờ ớ ệ ộ ấ ự ạ ả ứ i.ợ ằ ồ

t.ướ

D H =-41 + O CO 2 2 Kj/mol CO + H H

Nh v y trong thành ph n s n ph m sau quá trình reforming luôn có ẩ ư ậ ả ầ

H2, CO, CO2, H2O và CH4. Nói chung, nhi ấ ấ ả ứ ấ ừ

ả ứ ệ ế ị quá trình c p nhi ứ ầ t cung c p cho ph n ng l y t ố

ộ ộ ậ

ợ ỗ

ớ ơ ướ ể

‚ ‚

ượ 400 ng dài 10 ố ả ứ ể

ầ h i/ C = 2,5 ỉ ệ ơ ố ả 18mm. Lò ph n ng đ ậ ệ ễ ơ

ượ ế ố t đ ệ ộ ở ố ấ ừ ả ầ

ế

4 MPa tr lên và nhi ở ả ứ ố ố ớ ệ ố ư ế ớ ậ

ệ t t b ph n ng hình ng, bên trong ch a đ y xúc tác Ni và tr c ti p c a thi ế ủ ự c khi cho đ h n h p khí đi qua. Vì xúc tác r t d b ng đ c cho nên tr ấ ễ ị ướ ợ ể ỗ ượ c khí nguyên li u đi qua c n tách S th t c n th n. Sau đó h n h p khí đ ỗ ậ ẩ ợ ệ ‚ 4,5 mol, h n h p đ t s ệ ơ tr n v i h i n c gia nhi c, t l ượ ộ ả c x p th ng đ ng trong lò ph n b và chuy n qua các ng reforming, đ ứ ế ẳ ộ ng kính trong 12m, đ ng. Trong lò ch a kho ng 200 ứ ứ ườ 75 ‚ 140mm, dày 11 ‚ c x p nh v y đ nhi ệ ừ t t ư ậ các đèn khí c p vào các ng d h n. V t li u làm ng s d ng hi n nay ệ ử ụ ấ ả thành ng ph i yêu c u ph i ch u áp su t t ố trên 950oC. Vi c s p x p các ng ph n ng và đèn khí trong thi t b chính ế ị nh th này phù h p v i v t li u làm ng, v i h th ng phân ph i khí ố nguyên li u và h th ng bình ch a khí reforming . ị ệ ắ ợ ệ ố ệ ứ

ố c / cacbon ph i đ l n đ tránh C phân h y trong các ng ả ủ ớ ủ ể

t b chính. ệ t l h i n ỉ ệ ơ ướ xúc tác c a thi ế ị ủ

ệ ử ụ

ư ộ ạ ộ ỗ ủ

ọ ợ c dùng nh m t d ng ti n l u c a thi ế ị c đ ng h p này h n h p naphta- h i n ơ ướ ượ ỗ

ợ ợ ‚ 500oC) và t l h i n ỉ ệ ơ ướ

Khi nguyên li u s d ng là naphta, m t h n h p g i là " l p khí giàu" ớ t b reforming s c p. ơ ấ ể ượ ề ư ệ c chuy n hóa t nhi ở ể ườ c- cacbon nh h n 2 trong khí giàu i các ư ơ t b reforming s c p d c chuy n hóa trong thi ế ị ơ ấ ướ ượ

có th đ Trong tr đ th p (400 ộ ấ CH4. Khí này đ đi u ki n reforming th ệ ườ ề

h i n c- cacbon và nhi Tùy thu c váo áp su t, t l ể ng. ấ ỉ ệ ơ ướ ộ

‚ ả ế ứ

ụ ự ứ ấ ư ể

ể ổ

ế thi 3. Khí đi ra t ừ 4 hao h t kho ng 7,5%. L ả ụ ệ ơ ộ ạ ượ ợ

ể ằ

ớ ả ứ ệ ộ ố ộ

4 ti n hành đo n nhi

ầ t đ , mà ph n ệ ộ 10%. Quá trình c n khí mêtan ch a trong đã reforming chi m kho ng 7 ặ ơ ấ reforming th 2 (reforming th c p) b sung cho quá trình reforming s c p ứ ổ b ng s kh mêtan hao h t(ch a chuy n hóa) đ n m c có th và cung c p ấ ử ứ ể ằ t b reforming s c p N2 và khí t ng h p đ t ng h p NH ơ ấ ổ ợ ợ ế ị oC- 850 oC, l t đ 830 ng khí này ng CH nhi ượ ệ ộ ở t s b t o m t h n h p phù h p c k t h p v i không khí đã gia nhi đ ợ ộ ỗ ớ ế ợ ượ ộ 2 và chuy n qua l p xúc tác niken n m trong m t ng c a N v i h s t l ớ ủ ớ ệ ố ỉ ượ t b reforming s c p). khí oxy cùng v i không ng ph n ng ch u l a (thi ị ử ố ơ ấ ế ị ả ứ khí đ t cháy m t ph n h n h p và làm tăng nhi t đ trong lò ph n ng lên ợ ỗ ầ 1200oC.

ể ạ ệ

4 hao h t ch 0,2 ụ

‚ ệ t t, thích h p v i nhi ợ ớ 0,3%. Trong Quá trình chuy n hóa CH đ cao trong l p xúc tác, đ l ớ ộ ế ng CH ể ượ ỉ

ng pháp này nhi t b reforming xúc tác ả

ph th c p và thi ươ ứ ấ ả

oC. Thi t đ gi m kho ng 1000 ệ ộ ả t b ph n ng ch u l a ph i làm t ừ ợ ị ử ả ứ nhiên có xu h ự ướ ự ứ ấ ả ng hao h t CH ụ

ế ị Khí N2 có m t trong khí t ặ do c a silic. ủ l ỷ ệ

ế ị h p ch t t ấ ự ng làm gi m t ả t đ trong thi ệ ộ thi t th i t ả ừ ệ ộ ượ không ế ị t b ế ị t b

khí trong thi t b reforming th c p và gi m s tăng nhi ế ị này. Vì v y đ duy trì m t l 4 thì nhi ể ậ reforming chính ph i tăng. ả

M c khác, có các quá trình c p m t l ấ ộ ượ

ớ ể ừ

trên ph i đ

4 là chuy n t ả ượ ế ị ổ ợ

ệ ố ỉ ng l n không khí theo h s t t b s c p sang ề h th ng. Đi u t b t ng h p vòng hay trong thi ế ị ơ ấ c tách t ừ ệ ố ợ

ặ 2. Quá trình chuy n hóa khí CH c a N l ệ ủ 2 theo t l th c p. Khí N ỉ ệ ứ ấ này có th x y ra ho c là tr ặ ể ả quá trình tăng khí th i t ả ừ ng t M t cách t ể yêu c u ầ ở c khi vào thi ướ thi t b vòng t ng h p. ổ ế ị v i thi ự ớ ế ị ươ t b reforming th c p cũng có th đ ứ ấ

ể ượ c t cho quá trình reforming tr c ti p trong su t quá trình cháy ế ố

ự nhiên. ệ

ng không khí hay oxy đ ượ

ề c. Công ngh này g i là quá trình reforming c p nhi ơ ướ c đ a vào ư ệ t ấ ọ

ộ c p t ng nhi ệ ấ ổ c a m t ph n l n nguyên li u khí t ự ầ ớ ộ ủ Đ th c hi n đi u này, m t l ộ ượ ệ ể ự h n h p khí- h i n ỗ ệ ợ đ ng. t ự ộ IV.1.2. Ph ng pháp oxi hóa không hoàn toàn. ươ

ớ ể ầ

ả ầ ả ứ ư và ph n ng oxy hóa m t ph n x y ra nh sau: ộ

H m 2

D H = -123 Kj/mol ả ứ ớ ơ ướ ạ c t o

Hydro cacbon hay than đá có th ph n ng v i oxy không c n xúc tác ả ứ C + (n/2) O n nCO + (m/2)H C + (1/2) O 2 Khi thêm h i n c vào , H- C hay than đá ph n ng v i h i n ơ ướ CO thành H2 và CO.

H n + n O m 2

D H = 129 Kj/mol c p nhi t. đi u này có nghĩa là không c n c p năng ề ệ ự ấ ầ ấ

‚ bên ngoài. Nhi t đ quá trình kho ng 1100 1500oC. ừ l ượ ả

ầ

ượ

ấ ả ứ ế ị ể

‚ c gia ả ứ t b ph n ng d ng ng ch u l a ị ử ạ 1500oC, ị

C nCO + (n+m/2)H 2 C + H O 2 CO + H đây là quá trình t ng t ệ ộ quá trình oxi hóa m t ph n các hydrocacbon: ộ Trong các công ngh Texaco và shell, các ch t ph n ng đ ệ t s b r i chuy n hóa trong m t thi ộ ả ứ ộ nhi ệ ơ ộ ồ ố t đ ph n ng trong ng kho ng 1200 và ch u áp su t trong. Nhi ả ệ ộ ấ k t qu trong khí thô có ch a mu i than, c n ph i tách ra. ứ ế ố ả ầ

ả u đi m c a quá trình oxi hóa m t ph n là không đòi h i ch t l ộ ấ ượ ng ư ủ ầ ỏ

nguyên li u thô. Nguyên li u ch a l u huỳnh cũng không quan tr ng. ứ ư ệ ọ ể ệ

ế

IV.2. Chuy n hóa CO và tinh ch khí. [14] ể IV.2.1. Chuy n hóa CO ể

ệ ộ

‚ ả ả ổ ợ

CO có trong s n ph m khí ph thu c vào công ngh và nguyên li u, ệ ẩ 3 ch sỉ ử ng trong kho ng 10 ầ 50% th tích. Quá trình t ng h p NH ễ ụ ể ể ả ấ

t: th ườ d ng Nụ 2 và H2 nên yêu c u ph i chuy n hóa CO và các ch t ô nhi m khác. ằ ể ả ứ ướ

B ng ph n ng chuy n hóa khí than

O 2 + H 2 Mà CO chuy n hóa thành CO CO + H CO ể

ằ ễ ủ ả ứ ả ứ c tách ra d dàng. Ph n ng ụ

ộ ả này cũng t o Hạ thu c nhi u vào nhi ề

2 , CO2 đ ượ 2 trong s n ph m. H ng s cân b ng c a ph n ng ph ố ằ ệ ạ ộ

ẩ ả ứ Các xúc tác chuy n hóa Fe-Cr ch ho t đ ng trên 320 ỉ

ề ự ậ ợ ả t đ . Ph n ng thu n ti n khi gi m nhi ậ ệ ộ ể ể ủ

‚ nhi ể ệ ộ ở

ế ị

t b nhi ớ ự t đ trên 200 t đ cao đ ượ ệ ộ , c hai d ng s d ng l p trong m t thi ộ ậ ệ ộ

thu n l Chúng có th làm xúc tác ph n ng ả ứ t đ th p và nhi t b chuy n hóa nhi các thi ệ ộ ấ ể Trong th c t ạ ắ ử ụ ự ế ả t đ cao, ti p theo là thi ế ị ế ầ ị ả ạ

Tr t đ . ệ ộ ‚ 360oC. Có m tộ i là s phát tri n c a nhi u xúc tác m i d a trên h p kim Cu- Zn. ợ 240oC. Theo đó, c phân bi t. ệ t b , đ u tiên là ế ị ầ ổ t đ th p. Vì v y, CO trong khí t ng nhi ệ ộ ấ h p b gi m d n trong các giai đo n. B t đ u kho ng 3%V, sau đó còn 0,2 ắ ầ ợ - 0,3%V. Ngoài ra s k t h p này còn tăng hi u su t H ệ ự ế ợ ệ

ả 2. ấ c kia đ tăng hi u su t, các xúc tác nhi ệ ộ ấ t đ CO. Bây gi t đ th p c a các quá ủ s d ng quá ờ ử ụ ệ ể

ấ c s d ng đ tách tri ả ể ệ ể ơ

ệ ể

ể ướ trình r a đ t ti n đ ượ ử ụ ử ắ ề trình mêtan hóa đ n gi n và tri ơ Quá trình reforming h i n ơ ướ ể ụ ệ t đ h n. t đ S trong nguyên li u ệ c yêu c u tách tri ầ ộ t đ th p và nhay c m v i tính đ c ệ ộ ấ ả ớ

thì áp d ng công ngh chuy n hóa nhi c a S.ủ

ứ ố ớ

ư ọ ọ ả ệ ặ ầ ở

. ơ ử

Đ i v i nguyên li u ch a S đòi h i quá trình oxy hóa không hoàn toàn ỏ ể nh nguyên li u d u n ng, quá trình k t h p có ch n l c c n tr S chuy n ế ợ ệ hóa trong ch t l ng r a nit ấ ỏ IV.2.2. Tinh ch khí ế

Quá trình tinh ch khí bao g m quá trìng tách tri ệ ể ế ồ

t đ S trong khí 2 trong h n h p khí s n ph m quá trình reforming. Các ẩ nguyên li u và CO ệ ả ỗ ợ

ị ươ ụ ộ

ả ế ấ ph ủ vào h th ng s n xu t khí, vào s chuy n hóa, vào nguyên li u. ự ệ

ơ ướ ệ ả

c, nguyên li u khí ph i luôn tách S c và không khí b i vì xúc tác quá trình ộ ng pháp tinh ch và v trí c a chúng trong toàn b quá trình ph thu c ệ ố ể  Tách S : Trong quá trình reforming h i n c khi nó ph n ng v i h i n ớ ơ ướ ả ứ ướ ở

ộ ở

Cacbon ho t tính, ZnO hay các quá trình r a có th dùng đ tách H tr reforming d b đ u đ c b i S. ễ ị ầ ạ ể ể

khí t ầ ế ử ể

ể ể ự ệ

c khi hydrô hóa thành H ế ấ ữ ơ ứ ướ

ng pháp trên cũng đ c ng d ng.

2S t có th dùng xúc tác Co-Mo hay 2S. Đ th c hi n các 2S. Các rây phân tử ụ ầ c tách tr ả ượ

nhiên hay naphta. N u c n thi ự ợ ể 2 vào tr ươ ộ ầ

ướ

ng h p này xúc tác Fe-Cr có th t ừ Ni-Mo đ chuy n hóa h p ch t h u c ch a S thành H cách này ph i thêm H ả và s k t h p c a các ph ự ế ợ ủ ượ ứ Quá trình oxi hóa m t ph n có th có ho c không c n dùng xúc tác. ặ ể c quá 2S và CO2 ph i đ ể ợ ườ ể ế ị ử

N u s d ng xúc tác chuy n hóa thì H ế ử ụ t b r a, tr trình chuy n hóa trong thi ể đ ượ ử ụ

ằ ư ư ả

c s d ng.  Tách CO2 : nh khí than CO2 t ng t ự ươ t b chuy n hóa. Yêu c u m c đ tách CO ể t ướ ở ộ ứ ầ ự

ế ầ ầ ố

ệ

cân b ng ph i tách sau khi đ a vào 2 d a vào dòng ch y xu ng ố ả t đ tinh ch l n cu i. Đ oxy hóa m t ph n dùng n c r a N ướ ử ộ ể 2 2 l n trong nguyên li u khí ph i nh h n 5 ppm. đ i v i phân ố ớ ỏ ơ ả i h n t 0,01 - c dùng quá trình metan hóa, gi ớ ạ ừ ơ ướ ở

ợ ổ ợ

thi ế ị gia nhi ệ ể l ng, CO ẫ ỏ xu ng reforming h i n 0,1%V là thích h p.ợ t c tr ấ ả ườ ộ ấ ượ ớ ầ Trong t c trong c t h p th . Dung môi h p th các thành ph n khí axit, CO ấ

ờ ụ ượ ỏ ộ ấ

ụ khí, sau đó khí r i kh i c t h p th đ c nh s t đ và nh h p th ả ườ ộ

ả ấ ệ ậ ị

2 th p thì các dung môi hóa h c h p th CO

2 t

ậ ấ

ấ

ụ ở ạ 2 th c hi n ph n ng thu n ngh ch. ả ứ ầ 2 b hòa tan. Khi áp su t riêng ph n t h n các dung môi ụ ố ơ t h n vì lúc này các dung môi ố ơ

ầ ả

ng h p, khí t ng h p thô ti p xúc v i dung môi ch y ả ế 2, ng ụ c tái sinh H2S và CS2, tách chúng t ừ b ng cách gi m áp su t, tăng nhi n c t. ệ ộ ấ ằ Trong các dung môi hóa h c CO ự ọ Còn trong các dung môi v t lý thì CO ị c a COủ ấ ọ 2 t v t lý. Còn khi áp su t riêng ph n c a CO ầ ủ ấ ậ hóa h c b tách ra. ọ ị Thành ph n khí tinh ch đ ươ ợ

ả

c xác đ nh b ng ph ấ ng pháp s n xu t ị ế ượ ươ ằ c thì khí t ng h p thô không ng pháp reforming h i n ổ ơ ướ 2 thì có áp su t riêng ph n kho ng 0,4- 0,7MPa. Lúc ầ 2 là thích h p nh t và các ấ ọ ể ấ ế ư ử ụ ụ ấ ợ

2CO3 hay alkanolamin.

khí. N u dùng ph còn l u huỳnh và CO này s d ng các dung môi hóa h c đ h p th CO dung môi th ng dùng là K ườ

2CO3 ch a các ch t hóa h c tăng t c đ

ọ ố ủ ộ

chuy n hóa CO ứ c kích th ị 2 và vì th gi m đ ượ ế ả c c a c t h p th . ụ

Các dung d ch hòa tan c a K ể Còn các alkanolamin thì khác nhau v t c đ chuy n hóa CO ề ố ấ ướ ủ ộ ấ ể ộ

ố ậ ư ể ộ

ề ượ ậ ố ể

ố ộ ể ề

ấ ằ ộ

ể

ệ ộ ổ ượ ỏ

2. Các 2 cao amin b c m t và b c hai nh MEA, DEA cho t c đ chuy n hóa CO ộ ng đ tái sinh dung môi, vì th các amin b c ba nh ng t n nhi u năng l ậ ư ế c s d ng nhi u h n m c dù t c đ chuy n hóa CO đ 2 kém h n.ơ ượ ử ụ ặ ơ ứ N u khí t ng h p đ c s n xu t b ng cách oxi hóa m t ph n thì ch a ầ ổ ế t đ cao, S đã chuy n ể ớ c tách ra kh i khí t ng h p cùng v i ợ ầ ừ ị

ợ ượ ả c S trong nguyên li u. Sau quá trình chuy n hóa nhi ệ ả hóa hoàn toàn thành H2S và H2S đ CO2. Trong đó CO2 có áp su t riêng ph n t ấ

1-3MPa. ọ ụ

n a gi i dùng dung d ch hóa h c có tác d ng nh các dung ố t i h n trên s d ng các dung môi v t lý thì t i h n d ớ ạ ướ ở ử n a gi ở ử ậ ư ậ ớ ạ ử ụ

môi v t lý. Còn h n.ơ

Các dung môi đ ượ ử ụ

c s d ng n i b c là poly etylen glycol dimetyete, ổ ậ poly etylen glycol metyl iso propyl ete, propylen cacbonat, N- metyl pyrolydon.

 Tinh ch l n cu i: Tr c khí t ng h p đ a vào t ng h p NH ứ ổ ợ

ướ ố ợ ư c s gây đ c v i xúc tác, vì v y ph i tách tri ẽ ư 3, các h p ch t ch a oxy nh ấ ệ ể t đ ả ợ ậ ộ ớ

t đ s tăng hi u su t cho quá trình. ế ầ ổ ướ CO2, CO, O2 và n chúng. H n n a n u tách tri ơ ữ ế ệ ể ẽ ệ ấ

c, sau khi chuy n hóa nhi ớ ơ ướ ể ệ ộ ấ

ổ ợ

4 là ph

Quá trình metan hóa : V i quá trình reforming h i n ứ 2 t o h i n c và CH ơ ướ ủ ớ

ạ ứ ợ t đ th p và 2. Các ả ng pháp đ n gi n ươ c s ng đ c xúc tác ộ ộ ượ ự

3. ả ứ

tách CO2, khí t ng h p v n ch a 0,2-0,3%V CO và 0,01-0,1%V CO ẫ ph n ng c a chúng v i H ơ ả ứ nh t đ tách các h p ch t ch a oxy này và tránh đ ấ ấ ể t ng h p NH ợ ổ

Các ph n ng metan hoá nh sau:

D H = - 206 Kj/mol D H = - 165 Kj/mol CO + 3H 2 CH O + H + 4H CO 4 2 2 2 O + 2H CH 2 4

‚ 250 t. ệ ở ệ ộ Đây là ph n ng to nhi ả ứ ườ

ằ ề ể nhi ả t đ làm vi c bình th ệ ng CO, CO ượ ừ ố 2 gi m xu ng ng t ả

ể ả ấ

ề ố ơ

ả 350oC cân b ng chuy n v phía ph i, làm hàm l còn ít h n 10ppm. ơ ư u di m c a quá trình mêtan hoá là đ n gi n và giá thành th p nh ng ơ ủ ự ạ 2 và có thêm khí tr trong s t o c đi m là tiêu t n nhi u H ượ ể ổ ư cũng là có nh ể thành khí đ t ng h p. ợ

áp su t làm vi c bình th ở ấ ệ ườ ườ

ầ ể

ấ ụ

ể ạ

ấ ể ầ ệ

t quá m c cho phép.

ợ ủ ng dùng xúc tác niken có ng, 3MPa, th t ệ n n. Yêu c u th tích xúc tác bé. N u không có quá trình chuy n hoá nhi ể ế ề ệ 2 thì quá trình mêtan hoá to nhi đ th p CO hay quá trình h p th CO t ả ộ ấ oC r t nhanh. V y c n ph i l p các t đ cao h n 500 m nh có th đ t nhi ệ ộ ả ắ ậ ạ ng đ tránh quá nhi thi t và xúc tác có t b ki m tra và các thi ế ị ể ườ th b h ng hay áp su t bình v ể ị ỏ ứ IV.3. T ng h p NH ợ ổ ằ

ơ t b đo l ế ị ấ ượ 3. ( [14], [1] ) Cân b ng c a ph n ng t ng h p NH ổ ả ứ N2 + 3H2 2NH3 D H = -91,44 Kj/ mol

ả ứ ệ ả ợ ở ỉ

ử ụ ể ổ ầ

nhi t đ trên 350 Ph n ng này to nhi ấ ấ ắ ầ ở ệ ệ

oC. ở ả

‚ ệ ộ t b trong công nghi p chuy n hoá kho ng 25 ể ệ

ể ể ể ấ ấ

ệ ầ

M t s s đ t ng h p đi n hình: ể

ệ ộ nhi t đ 3 t nên ch thích h p đ t ng h p NH ợ ộ c t c đ th p và áp su t r t cao. các xúc tác s d ng yêu c u ph i đ t đ ấ ả ạ ượ ố các đi u ki n làm vi c c a ph n ng b t đ u ủ ả ứ ề 35%. Tuy nhiên, trong thi ế ị s chuy n hoá cao nh t là th p h n. đ chuy n hoá hoàn toàn khí th c t ơ ự ế ự t ng h p dùng công ngh vòng tu n hoàn c a Haber. ợ ủ ổ ợ ộ ố ơ ồ ổ Nguyên li uệ Nguyên li uệ

3 1 1 2 NH 4 khí th i ả 5 4 khí th i ả 5

NH Hình IV.1b 3

Hình IV.1a

Nguyên li uệ Nguyên li uệ

3 3 1 1 4 5 khí th i ả 2 NH 4 khí th i ả 5 2 NH 3

Hình IV.1c Hình IV.1d

ể ế ị ậ 1. Thi t b chuy n hoá NH ộ có b ph n 3

ư ằ ồ ệ ổ trao đ i nhi t 2. Thu h i NH ạ b ng làm l nh và ng ng 3

ồ ằ ư ụ ở ệ tụ 3. Thu h i NH

ộ ườ

ợ ổ

ầ b ng ng ng t nhi t 3 đ môi tr ng 4. Máy nén khí t ng h p 5. Máy nén khí tu n hoàn

ả

ớ Gi i thích: Hình IV.1a N u khí m i hoàn toàn không có các ch t gây ng đ c nh n ế ộ ộ ấ

ế ị ể

ế 3 đ t b t ng h p, NH ể ự ợ c ng ng t ư ế ị ổ ư ượ

ạ ầ

ể ể ả

CO2 thì có th tr c ti p đ a vào thi thi hoàn đ thích h p nh t theo quan đi m năng l nh t ượ ư ợ ấ đ u vào và cao nh t cho ng ng t ư ướ c, t b chuy n hoá. Sau khi khí ra kh i ỏ b ng cách làm l nh còn khí tu n ầ ạ ụ ằ ế c đ a vào máy nén tu n hoàn. S đ này đ i di n cho s s p x p ự ắ ệ ơ ồ ng c c ti u. K t qu là NH 3 th pấ ượ ế ự . ụ ấ ở ầ ư ấ

ầ ề ả ấ

2O ho c CO ặ ầ

2 thì c n ph i h p th ư

đ ứ 3. Đi u này yêu c u giai đo n ng ng t ờ ệ ư

ạ t b chuy n hoá. S ể ế ị

ộ ế ả

3 cân b ng ằ

ng ng n ng đ NH ồ ứ ộ

ụ ụ ượ c ự ớ 3 gi m xu ng do hoà tan vào khí ch là n ng đ NH ộ ồ t t đ ng ng t ở ư ụ ươ t b chuy n hóa. ể ế ị

ớ ự ố ử ụ ườ ự ạ

Hình IV.1b khí nguyên li u m i ch a nhi u H ớ NH hoàn toàn nh ng ng t ề ụ đ t m t ph n hay toàn b gi a đ u khí m i vào và thi ộ ữ ầ ầ ặ i s p x p này b t l ố ổ ấ ợ ở ắ nhi m i. Ngoài ra, ệ ộ ở ớ đ u vào cao h n đ i v i thi ố ớ ơ ầ Hình IV.1c Th ầ ư ụ

ng s d ng máy nén lo i 4 kỳ, v i s b trí nh v y, th c hi n ệ c ướ ế ư ậ 3. Có th s d ng n ể ử ụ c khi tr n v i khí m i, vì th ớ ớ ộ

và tách NH ướ ng cho làm l nh. c tiêu hao năng l nén tu n hoàn ngay sau khi ng ng t ho c không khí làm l nh tu n hoàn ngay tr ạ ặ gi m đ ạ ả ầ ượ ượ

ư ậ

Hình IV.1d Chia làm l nh thành 2 b c cho ng ng t ạ c nén cùng khí m i. Quá trình này đ ớ ượ

ầ i khi khí tu n t là v i áp ớ 3 t o thành có

3 s có l NH ợ ẽ ụ c s d ng đ c bi ượ ử ụ ệ ặ áp su y này ph n l n NH ạ ầ ớ ở c ho c không khí. ặ ằ

c hoá l ng nh làm l nh b ng n hoàn đ su t t ng h p l n h n 25 MPa. ợ ớ ấ ổ th đ ỏ ể ượ ơ ờ ấ ướ ạ

Ch ngV. Các công ngh s n xu t NH

3 trên th gi

i. ươ ệ ả ấ ế ớ

3 c a hãng UHDE. [18]

ơ ồ ệ ổ ợ ủ

3 t S đ này dùng s n xu t NH ư

khí t V.1. S đ công ngh t ng h p NH V.1.1. S đơ ồ: Hình V.1 ả ấ ự ơ ồ

ệ

c tách l u huỳnh, tr n v i h i n ệ ớ ơ ướ ượ ư

ở

ộ ằ ế ệ

ầ t và m t h th ng đ c bi ng làm b ng thép h p kim t c và ộ áp su t kho ng 40 bar và ả ấ t b t b reforming s c p. Thi ị ơ ấ ả c đ t trên đ u v i các ng ph n ố ớ ạ t có ng làm l nh nhiên đ ợ 0C trong thi c c a hãng UHDE đ ố ị ế ố ượ ộ ệ ố ệ ặ ố

nhiên, LNG, LPG hay naphta. ừ Ngoài ra các hyđrôcacbon khác nh than đá, d u hay khí th i mêtanol cũng ả ầ có th làm nguyên li u. ể quá trình. V.1.2. Mô t ả Nguyên li u khí t ự chuy n hoá thành khí t ng h p trên xúc tác Ni ổ ể t đ b ng 800 - 850 nhi reforming h i n ơ ướ ủ ứ ợ ằ phía ngoài. thi ở ổ c chuy n thành khí t ng ể ượ

t. ệ

ố ấ ử ụ

ệ ủ ượ

t b r a, CO còn l t đ cao và nhi ế ị ử t c a quá trình đ đ t ể ạ c chuy n thành CO ể 2 t đ th p trên xúc tác tiêu i chuy n hoá thành ể ệ ộ ấ ạ

t b reforming s c p, không khí đ ơ ấ ế ị h p qua m t h th ng ng đ c bi ợ ặ ộ ệ ố Ti p theo h i áp su t cao tách ra và s d ng nhi ơ ế đ c thích h p cho quá trình. CO đ c m t năng l ợ ượ ộ ượ t b chuy n hoá nhi trong thi ể ế ị 2 đ chu n. CO ằ ẩ CH4 trong thi ệ ộ c tách ra b ng thi ượ t b mêtan hoá xúc tác. ế ị

äu e

ùa o h n a ât e M

i l

äu e

i l

O2 C

O C h ùc a T

ân e y u g n ä o b ô s ät e h n a G 4

ân e y u g n / ùc ô ö n i ô h ä o b ô s ät e h n a G 2

h k g ân o h k ä o b ô s ät e h n a G 3

ùy a h c í h k g ân o h k ä o b ô s ät e h n a G 5

ùc ô ö n i ô h ät e h ùn a u q n u Ñ 1

o a c ä o ñ ät e h n

ùa o h ån e y u h C

ïp ô h g ån o t í h k ø ö t ùc ô ö n i ô H

g ûn o l 3

H N

ûi a h t í h K

ïp ô h g ån o t í h K

h ïn a øm a L

áp a h t ä o ñ ät e h n

ùa o h ån e y u h C

h øn a h t ïo a t í h k

áp a c ù ö h t g n mi r o f e R

. e d h U g õn a h ûa u c ä e h g n g ân o c à o ñ ô S : 1 V h n H

át o ñ í h k g ân o h K

h k ùn e N

h k g ân o h K

Reforming sô caáp

ùc ô ö n i ô H

äu e

i l

ùc ô ö n i ô H

H N ùa o h

ån e y u h C

ân e y u g N

M F B

äu e

ùc ô ö n i ô H

i l

ân e

h N

3 c a hãng Linde. [18]

ệ ổ ợ ủ

V.2. Công ngh t ng h p NH V.2.1. S đ . ơ ồ Hình V.2.

V.2.2. Mô t

t s b và tách S trong thi ệ ệ ơ ộ quá trình: ượ

trong thi ế ị ố ể ụ

ư c thêm vào theo t l

quá trình đ nhi ệ ố 2,7. Thi ả Nguyên li u đ c gia nhi c sinh ra b ng cách ng ng t ằ ượ đây h i n t s (5), ơ ướ ở ế ị

c làm mát đ chuy n hoá nhi ế ị h i n ỉ ệ ơ ướ t đ trên 850 ệ ộ ể

t b s (1). H i ơ t b chuy n hoá đ ng ẳ ả c - cacbon kho ng 0C. ơ t đ th p b ng h i ệ ộ ấ m t giai t b s (4). Ph n ng chuy n hoá CO x y ra ả ệ ớ ể ả ứ ằ ở ộ ể

t, làm l nh và ng ng t (6), khí đ c đ a t ư ụ ở ượ ư ớ i ạ ồ

tháp h p th (7). ụ

t b reforming (3) làm vi c v i nhi Khí đã reforming đ ượ thi n c tái sinh ướ ế ị ố ở t b s (5). đo n trong thi ế ị ố ạ Sau khi thu h i nhi ệ ấ Nit đ nhi không khí ở ấ ằ

ơ ượ ả ạ

ỗ ợ ả ạ

ổ ế ể ợ

ệ ộ ấ c l c, nén và tinh ch tr ế ướ c nén và tr n v i H ượ ộ c nén t ạ ừ t đ th p trong c khi đ a ư 2 để ớ ợ i áp su t t ng h p ấ ổ ớ ế ợ khí th i và k t h p ả

ế ị ụ ả ạ ợ

ổ

ể

ơ ạ ể

t b (15). Khí ch a đ ở

3 đ

oC đ t n tr . ữ ể ồ

ể i -33 c s n xu t b ng cách tách t ừ chu kì làm l nh (10). Không khí đ ượ ọ 2 s ch đ vào h n h p đ làm l nh. S n ph m N ẩ ạ t . Khí t ng h p đ t o khí t ng h p tinh khi ượ ợ ổ ạ NH3 b ng máy nén (11). Khí tinh khi t đ c lo i tr ế ượ ằ v i h th ng x lý khí th i. ớ ệ ố ả ử 3 d a trên thi t b t ng h p NH Thi ế ị ổ t b trao đ i nhi v i các thi ệ ế ị ớ 3 đ ph n ng t ng h p NH t ợ ổ ả ứ ừ khí nguyên li u (12) và khí đ ệ NH3 ế ị (11) và s n ph m NH ẩ ớ t b chuy n tr c ph n x ba l p ể ự t bên trong (13) cho đ chuy n hoá cao. Nhi ệ t ộ ể ệ ơ ộ t s b c dùng đ tái sinh h i (14), gia nhi ượ ẩ c lám mát và làm l nh đ tách s n ph m ả ượ c chuy n hoá cho tu n hoàn v máy nén ư ượ ề ầ c làm l nh t ạ thi ả ượ ớ

4 1

7 1

3 1

2 1

. e d n

L g õn a h ûa u c 3

1 1

H N åm a h p ûn a S

9 1

8 1

6 1

H N ïp ô h g ån o t ä e h g n g ân o C

5 1

2 V h n H

0 1

h k g ân o h K

äu e

i l

ân e h N

äu e

i l

ân e y u g N

h k g ân o h K

V.3. S đ công ngh s n xu t NH

3 c a hãng Kellogg Brown. [18]

ơ ồ ệ ả ấ ủ

3 t

hydro cacbon và không khí. ấ ừ

V.3.1. S đ . ơ ồ Hình V.3 S đ này dùng s n xu t NH ơ ồ V.3.2. Mô t ả quá trình: ả

Nguyên li u đã tách l u huỳnh cho ph n ng v i h i n ư

t đ ra kho ng 700 ả ứ ả ừ

ớ ơ ướ oC. Khí ra t ế ị ư

t ế c trong thi thi ế ị t b t b reforming oC. Máy nén không khí là tuabin ch yạ ượ ệ ộ ớ

ệ b reforming chính (1) v i nhi ớ ị ệ ộ c ph n ng v i không khí d trong thi reforming chính đ ớ ả ứ s c p (2) v i nhi t đ kho ng 900 ả ơ ấ b ng khí (3). ằ

Khí ra kh i thi c làm mát b ng h i n ỏ ượ

ấ ể ơ ấ ả

4 trong thi

t đ th p (5), (6). CO t b reforming s c p đ ể ệ ộ ấ

ể

c làm mát và tách n ỏ c chuy n hoá thành CH ượ

ế ị ệ ộ ấ ế ị ổ (10). Khí t ng h p đã s y th i vào thi ở ệ

ổ ộ ế

ẩ

ấ ở

ế ị (4). Ph n ng chuy n hoá x y ra trong hai thi su t cao ả ứ ở t đ cao và nhi xúc tác nhi ệ ộ i đ trình (7). Ti p theo CO còn l ạ ượ ế ở t b mêtan hoá đ mêtan hoá (8). Khí ra kh i thi ế ị c khi s y (9) tr ấ ở ướ ấ ổ ợ t đ th p (11), nhi ằ ượ chuy n đ n m t máy tinh c t. khí t ng h p đ ế ể c t, s n ph m đi ra ấ ả khí th i ch a CH ả C s n ph m đ nh và đáy đ u đ ỉ ả ả t. Khí th i đ thi ế ị đ ệ ượ ố ế ị

ế ượ ượ ổ

ế ị ể ớ

ổ ở

ượ ượ ư ề

c áp ằ ơ ướ t b chuy n hoá ế ị 2 tách ra dùng cho các quá t bế ị ướ ở c ế t b tinh ch ổ t và t b trao đ i nhi c làm mát b ng thi đó khí đ c tinh ch trong tháp tinh ượ ợ ấ 75:25. S n ph m đáy là 2 và N2 theo t l đ nh c t là H ả ỉ ệ ộ ở ỉ 2 d và argon. giai đo n reforming, N 4 ch a chuy n hoá t ừ ạ ể ư i v i nguyên li u trong t l c gia nhi ệ ệ ạ ớ ượ ề c s d ng đ tái sinh máy s y và ể ả ượ ử ụ t b reforming chính. ợ c nén trong máy nén khí t ng h p t b chuy n hoá (13). Khí ạ khí t ng h p không ph n ả ợ ộ ượ ng t b (15) và tu n hoàn v máy ầ thi ng. Khí t ng h p ch a ph n ng cho tu n hoàn v máy nén. M t l ề ế ị ằ

ẩ ứ ẩ t b trao đ i nhi ổ ệ c đ t nh m t nguyên li u trong thi ư ộ c tinh ch đ Khí t ng h p đã đ ợ ổ c tr n v i dòng tu n hoàn và đ a t (12), đ i thi ộ ư ớ ầ ượ t b (13) đ ra kh i thi c làm mát và làm l nh b ng tác nhân l nh NH ằ ạ ế ị ỏ t b (14) t c tách ra NH3 s n ph m đ ẩ ả ừ ế ị ầ ả ứ ợ ổ ứ khí th i nhả c trong thi c r a b ng n ỏ đ ướ ượ ử s y.ấ

4 1

5 1

H N m È h p n ¶ S

. n w o r B g g o

l l

e k

3 1

1 1

g õn a h ûa u c 3 H N át a u x ûn a s ä e h g n g ân o c à o ñ ô S .

3 V h n H

0 1

äu e

i l

ân e y u g N

ùc ô ö n i ô H

3 c a Hardol Topsoe. [18], [21], [23]

ủ ệ ả ấ

V.4. Công ngh s n xu t NH ơ ồ V.4.1. S đ : Hình V.4.

V.4.2. Mô t 1. Tách S t

ẫ ớ

ệ ử ụ 3 nguyên li u th ệ

c x ầ ấ ủ ấ

ấ

ể H u h t xúc tác s d ng trong quá trình đ u m n c m v i S và h p ợ ề ả ợ ng ch a trên 5 mg là nh ng h p ứ ườ ữ 0C r i đ ồ ượ ử t s b đ n 350 - 400 ệ ơ ộ ế c hydrođro hoá ượ c h p th trên ượ c gia nhi t b này các h p ch t S đ ợ ế ị c s d ng là MoCo, và đ ượ ử ụ ụ ấ

s đ . ả ơ ồ nguyên li u: ừ ế ch t c a S. Trong 1 m ch t S. Khí nguyên li u đ ệ ượ lý trong thi thi t b tách S. ở ế ị thành H2S, xúc tác đi n hình đ các viên ZnO.

2 dùng cho ph n ng l y t

B ng cách này, S đ R-SH + H 2 S + ZnO H H S + RH 2 2 ZnS + H ượ ướ ượ

O c tách ra ch còn d 2 ả ứ ỉ ấ ừ i 0,1 ppm l giai đo n khí t ng h p. ổ ạ ng S trong khí ợ

ằ nguyên li u. Hệ 2. Thi t b reforming s c p:

ơ ấ t b tách S đ c c a quá trình(l y t ế ị

ớ ơ ướ ủ c gia nhi ấ ừ t trên 500 - 600 ỗ ộ ơ ượ ợ c tr n v i h i n ượ ệ

ệ ơ ộ ồ ể t s b r i chuy n

t b reforming s c p đo n nhi ơ ấ ơ t. qua thi thi tuabin), và h n h p h i - khí đ t b reforming s c p. ế ị ợ ớ ơ ấ ệ ạ

c/cacbon c n thi

ầ ế nh : l ư ượ T l ộ ế ố ấ thích h p nh t t cho quá trình là 3. T l ợ ỉ ệ ng nguyên li u, thu h i khí th i, năng ả ồ ệ

t b , ...

ế ị t b này x y ra các ph n ng sau: thi ế ị Khí đi ra t ừ quá trình chi t ế ở 0C tr c khi đ a vào thi ướ ư m t vài nhà máy m i, h n h p h i khí đã gia nhi ỗ ở ộ ế ị h i n ỉ ệ ơ ướ ph thu c vào vài y u t ụ su t c a thi ấ ủ ở ả ứ ế ị

+ H 2 2 2

298

ả + H CH O CO + 3H 4 2 D H0 O CO CO + H = 206 Kj/mol. 2 298 D H0 = - 41 Kj/mol. Nhi c c p t ượ ấ ừ

t dùng cho quá trình reforming s c p đ ự ệ

h p b c x có nhi ừ ộ ứ

ệ ả ỉ

ố quá trình đ t ơ ấ nhiên hay các nhiên li u khí khác trong các vòi phun c a h p ộ ủ 0C, sau khi ạ t cho quá trình reforming. Vì th ch kho ng 50 - 60% d ng tr c ti p cho quá trình c s ớ t c a nguyên li u đ ệ t đ trên 900 ệ ộ ế ự ử ụ ượ ệ ế

ệ cháy khí t b c x . Khí ng khói đi ra t ạ ố ứ cung c p b t nhi ấ l ng nhi ủ ượ refoming.

Thi t b reforming s c p là thi t b hình ng đ c đ t bên ngoài các ế ị ơ ấ ế ị ố ượ ố

ng. ố

t b . ế ị ủ

ượ ặ ồ ộ

ộ ậ ầ ố ệ ừ

- Cách b trí t ng quát c a thi ổ ố c đ t trong m t hàng đ c l p trong bu ng lò, và các ng Các ng đ ố ố phía trên đ u ng, xuyên qua cái k p tóc n i ố c c p nguyên li u t ượ ấ ề nh ng đi u ự ắ này đ v i mi ng c a ng. Đây là s s p x p cho phép làm vi c ớ ẹ ữ ủ ố ệ ở ế ệ

ệ ệ t nh nhi ư ự ắ ế ấ

ệ ộ ẹ ố ạ

ki n kh c nghi t đ cao, áp su t cao và s s p x p này giúp cho ắ khí vào d dàng h n. Các k p tóc linh ho t cho phép các ng reforming gi n n t t. ả

ố

ồ ừ ỉ

ậ ệ ủ ị ử

c. ơ ễ do v i nhi ệ ớ ở ự ỏ ờ cái góp làm mát. Còn khí ng khói nóng t cháy đi ra t b ng v t li u ch u l a và nhi ằ nhi ệ ơ ộ ấ ơ ướ

ề

ừ

t cao nh t t ệ c nhi t c ự ắ 4 - 6 m c. S s p ứ t vào đ u kh p chi u dài ề ắ ề ấ ạ ấ ả i t ệ

ộ Khí nóng r i kh i các ng reforming đi vào m t ố quá trình ừ đ nh c a bu ng b c x qua m t ng làm ộ ố ứ ạ khí này dùng gia t t ệ ừ t s b khí nguyên li u và s n xu t h i n ả ệ - Đi u ch nh quá trình cháy: ỉ Các đèn b c x đ t trong lò t ứ ạ ặ x p này có th phân b nhi ố ể ế ng. Vì th đ m b o đ ố ượ ế ả các đi u ki n làm vi c. ệ ộ ấ

ự ằ

ố

ả ệ ề ọ c là s cân b ng nhi ả ứ ấ ể ứ

các ng. Thi ề M t v n đ tr ng tâm trong quá trình reforming ệ t t vào qua ng v i nhi ệ ớ ố i cùng t, trong khi t ạ ệ ỏ i h n b n trên các ng nh ề ố t đ khác ệ ộ ấ ể ả i ợ

t). nhi ế ị ệ

h i n ơ ướ tiêu t n cho ph n ng thu nhi th i đi m ng su t gi ớ ạ ờ nh t, nhi t đ thành ng l n nh t và nhi ố ớ ệ ộ ấ t b này làm cho phù h p đ gi nhau ế ị ố ở quy t m i t ng quan ph c t p này. ố ươ ế t b reforming th c p (Thi 3. Thi ế ị đi u ki n làm vi c th c t Vì ở ề ệ ệ

ơ ấ t b reforming t ự ch có 30 - 40% nguyên li u đ ệ ộ ể ể

t b này khí b oxy hoá b i không khí và không khí c ng c p N c ượ ỉ t đ đ tăng m c chuy n hoá. T i ạ 2 cho khí ị ứ ạ ứ ấ ệ ả ở ứ ủ ấ

ự ế reforming s c p, cho nên ph i nâng nhi thi ế ị t ng h p. ợ ổ

Không khí dùng cho quá trình đ ượ

thi t s b trên 600 ổ i áp su t reforming và đ ừ

ị ệ

0C. T i thi ạ 4 c n kho ng 0,2 - 0,3% l ả

Không khí

Đèn đ tố

ng khí khô ặ ượ

H n ỗ h p ợ ơ h i - t (ATR) là m t h ộ khí

nhi ệ

ế ị t b reforming t ạ ố

ộ ồ

ố ố

ả ứ ằ ể ả

ế ả ứ ổ

t, k t qu là khí đi ra có nhi ả ứ ớ ệ ả

ợ

ổ Khí t ng h p

ể ạ ả c nén t c ượ ớ ấ 0C. Khí t ng h p đi ra t gia nhi ơ ấ t b reforming s c p ệ ơ ộ ợ ế ị t cho tr n v i không khí trong đèn đ t r i chuy n qua l p xúc tác Ni. Nhi ệ ố ồ ớ ể ớ ộ đ khí ra kho ng 1000 ể t b này trên 99% nguyên li u b chuy n ế ị ả ộ ng CH hoá, l ượ t b . r i kh i thi ỏ ế ị ờ t b này: C u t o c a thi ấ ạ ủ ệ Thi ự ị ế i đây x y ra quá trình reforming. th ng đ c l p, t ộ ậ ả ổ Nguyên li u tr n v i không khí trong đèn khí r i th i ớ ệ vào bu ng đ t. Trong bu ng đ t, các ph n ng oxy ồ ồ hoá n i ti p x y ra và chuy n hoá đ n cân b ng sau ố ế khi chuy n qua l p xúc tác. Ph n ng t ng quát là ể ph n ng to nhi ệ ộ t đ ế 0C, áp su t có th đ t 100 bar. cao kho ng 950 - 1100 ấ ả Thành ph n chính c a ATR là: ủ ầ

- Lò ch u l a: Topsoe dùng m t lo i v t li u lót ch u l a là m t l p ộ ớ ị ử ả c áp su t mà thành bình ph i ộ ể ả ấ ị

ạ ậ ệ r t n đ nh đ b o v đ ệ ượ t b . ế ị

t b đ đ t nguyên ị ử v t li u đa phân t ậ ệ ử ấ ổ ch u và các khí ph n ng nóng trong thi ả ứ ị ầ ế ị ể ố ủ

ệ

- Đèn đ t CTS: Đây là thành ph n chính c a thi ố li u v i oxy. ớ - Xúc tác: Xúc tác ch a đ y trong thi t b , ph i gi nhi ứ ầ ế ị ả ệ ổ t n đ nh trong ị ữ

l p xúc tác. ớ 4. Chuy n hoá CO.

ể Khí ra t ừ ứ

ả thi ế t b reforming th c p ch a kho ng 12 - 15% CO trong ế ị ả t bi này theo ph n ầ ứ ấ c chuy n hoá ể ượ ế ở

thi khí khô ra lò, và h u h t CO đ ng:ứ

ể ớ ở

2 ở

ở

t b HTS đ ể ể

0C, khí đi ra kh i thi

thi ế ị

CO + H O 2 t b chuy n hoá CO nhi t đ cao(HTS), khí chuy n qua l p xúc ệ ộ ể + H CO 0C, đây CO b kh ch còn 3% trong khí khô ra lò. Khí 400 ị ử ỉ c làm mát đ tăng m c đ chuy n hoá và chuy n vào ộ ứ ượ t b LTS ch a đ y xúc tác t đ th p (LTS). Thi ầ ứ ế ị ỉ t b này ch t đ 200 - 220 ế ị ỏ ể ệ ộ ấ nhi ệ ộ t b chuy n hoá nhi ể ệ ở

ứ

thi ứ

ng n ế ượ ầ ầ

ng ộ ượ 2, N2, CO2 và m t l ụ c ng ng t ư ườ bình th ng c tu n hoàn ầ

thi ế ị tác FeO/Cr2O3 t ế ị ừ thi CuO/ZnO và làm vi c ch a 0,2 - 0,4% CO. 5. Tách CO2. t b LTS ch a ph n chính là H Khí ra t ế ị ừ c làm mát và h u h t l c d . Khí đ h i n ượ ơ ướ ư tr t b tách CO c khi đ a vào thi ướ ế ị ư ch a 1000 - 2000 ppm NH ứ tr l ở ạ ệ c d đ ướ ư ượ 2. Đây là quá trình ng ng t ụ ư 3 và 800 - 1200 ppm CH3OH và đ ượ ụ ư dùng đ : ể

ị t thoát ra khi làm mát, ng ng t ử

ệ ụ

ượ t b làm l nh h p th làm vi c. ấ ạ ế ị t s b n ệ ơ ộ ướ ằ t b đun sôi. ọ ấ

i. Nhi - Tái sinh dung d ch r a CO - Đ thi ể - Gia nhi CO2 đ ử ụ ụ ị

2CO3 nóng.

2 còn sót l

ạ ị

ạ ỏ ổ

4 trong quá trình mêtan hoá.

ấ i trong khí t ng h p, là nh ng ch t ợ 3 nên ta ph i tách h t chúng ra b ng cách ế ng nh CO, CO ợ ổ ữ ằ ả

c nguyên li u trong thi ế ị ệ c tách ra b ng h p th v t lý hay h p th hoá h c. Các dung ấ ụ ậ ụ môi s d ng trong trong quá trình h p th hoá h c là các dung d ch amin ọ ấ nh mono etanolamin (MEA), metyl dietanolamin (MDEA), metyl dietanolamin đã ho t hoá (AMDEA), hay các dung d ch K 6. Metan hoá. M t l ộ ượ đ c đ i v i xúc tác t ng h p NH ố ớ ộ chuy n thành CH ể

ế ị c thì ph i tách ra tr ướ

CO + 3H 2 + H O CH + 4H CO 4 2 2 2 0C trong thi Các ph n ng x y ra 300 t b ph n ng ch a đ y xúc tác ả ở ả ứ ứ ầ ả ứ O + 2H CH 2 4 Ni. Mêtan là khí tr , còn n ổ c khi đ a vào tháp t ng ả ướ ơ ư h p NH ợ

ổ

ổ ấ

ợ 3 hi n đ i s d ng các máy nén khí ly tâm đ ệ ng ch y b ng tuabin h i n ườ ơ ướ ạ

ng NH ể c, v i h i ớ ơ ư 3. Máy nén làm l nh dùng cho quá trình ng ng

3. ạ ử ụ ằ ạ

c. ơ ướ

p = 100 ‚ 200 bar và nhi ở tệ

‚

Ph n ng t ng h p: 7. Nén khí t ng h p và t ng h p NH ợ Các nhà máy s n xu t NH ả nén khí t ng h p, máy nén th ổ ợ phân x c l y t n ướ ấ ừ NHụ t ạ ợ 350 ổ ưở 3 cũng ch y b ng tuabin h i n ằ S t ng h p NH ự ổ i h n t đ gi ộ ớ ạ ừ ả ứ

ể 30% nguyên li u b chuy n hoá trong thi ị ế ị ầ t b vì v y c n cho tu n ậ ầ

khí tu n hoàn b ng làm mát, ng ng t ở ề ạ ừ ầ ằ

3 x y ra trên xúc tác Fe ả 5500C. ợ + 3H N 2 Ch ỉ 20 ‚ 2NH ệ 3 hoàn tr v tháp t ng h p. ổ ợ c tách t NH3 t o thành đ ượ ế ằ

ụ . c áp ả ứ ổ ợ ư ượ ế ạ

ấ ổ ợ

Còn khí đã ph n ng th b ng khí t ng h p s ch vì th duy trì đ su t t ng h p. Xúc tác t ng h p NH ổ ợ ả ế ứ ượ

ả c c i ti n có ch a Rh 3 đ trên ch t mang grafit có ho t tính cao, có kh năng tăng ả ạ đ chuy n và gi m áp su t làm vi c. ộ ấ

3.

ổ

ệ * C u t o tháp t ng h p NH ợ Tháp t ng h p là tháp hình tr , b ng thép, cao t ợ

ấ ể ấ ạ ổ ng kính 1-1,4m. Tháp đ ườ ừ ứ

i tháp đ 18 c đ t th ng đ ng, ẳ ặ c n i v i nhau b i ghi thép ở ụ ằ ượ ố ớ ướ ượ ầ

- 30 m, đ ph n trên và d và m t bích. ặ Chú thích:

t gi a l p xúc tác th nh t. ứ ấ ữ ớ

ệ ỉ t đ . ệ ộ

ử ớ ứ ấ

ứ

a. Khí vào. b. trao đ i nhi ổ c. C a đi u ch nh nhi ề d. L p xúc tác th nh t. e. không gian bên trong vòng xúc tác. f. L p xúc tác th hai. ớ g. Khí ra. Nguyên t c ho t đ ng: ắ Khí đi vào t ạ ộ ừ

t b v i gi ế ị ớ ứ

ủ ế ấ ớ

t đ trong thi ữ ữ ớ ớ ệ ộ ổ ố ớ

3 tăng d n qua các l p xúc tác.

ử ệ ề ằ ớ ỉ

i và theo không gian gi a thành thi ỏ phía d ướ t đ t gi a l p xúc tác th nh t xúc tác đi lên trên và th i vào trao đ i nhi ấ ệ ặ ổ ổ r i xuyên qua l p xúc tác th nh t và ti p đ n đi qua l p biên c a trao đ i ổ ế ồ ứ ế ị t b nhi t, và cu i cùng th i qua l p xúc tác th hai. Nhi ứ ệ đ c đi u ch nh b ng c a làm mát khí nguyên li u. Qua các l p xúc tác ượ ph n ng t ng h p x y ra và n ng đ NH ả ả ứ ầ ổ ợ ồ ộ ớ

C 0

C 0 5 2

0 0 2

0 2 2

u t g n ö g N

2 O C

1 1

O C ùa o h

ä o ñ ät e h n

áp a h t

ån e y u h C

O C h ùc a T

0 1

C 0 0 9 2

S G W

2 1

n a ât e M

ùa o h

O e F t X

C 0 0 2 4

% 3 - 2 = O C

C 0 0 2 3

C 0 0 3 3

u t g n ö g N

O C ùa o h

ä o ñ ät e h n

o a c

ån e y u h C

C 0 5 2

C 0

3 1

m t a 0 3 = P

% 5 1 - 5 0 = H C

% 3 1 - 0 1 = O C

C 0 3 9 6

0 0 0 1

áp a c ù ö h t

g n mi r o f e R

C 0 0 5 8

0 5 8

C 0 0 0 5

C 0 0 0 4

/ i

4 1

g n mi r o f e R

áp a c ô s

N % 0 2

C 0 0 3 5

H N ïp ô h g ån o T

. e o s p o T r o d a H g õn a h ûa u c 3 H N ïp ô h g ån o t ä e h g n g ân o c á o ñ ô S .

0 9 3

C 0

4 V h n H

0 0 4

u ö l h ùc a T

h øn y u h

ùi o h k g Án O

O n Z

t X

S o M o C

5 1

H N åm a h p ûn a S

ùc ô ö n i ô H

h k

g ân o h K

ûi a h t í h K

ân e h n

ï ö t í h K

Ch ng VI. ệ ả L a ch n công ngh s n xu t ấ

3 đã gi

ươ VI.1. L a ch n công ngh s n xu t. ọ ự ự ệ ả

ớ ệ ệ ả ơ ồ

ọ ơ ồ Qua các s đ công ngh s n xu t NH ệ ủ ấ ưở ả ấ

ư ể ơ ồ

c ta. Vì n ọ ấ i thi u ta th y công ấ ấ ngh c a hãng Hardor Topsoe ( Đan m ch) là công ngh có nhi u u đi m ể ề ư ệ ạ 3. ng s n xu t NH nh t nên ta ch n s đ này đ thi t k phân x ngu n nguyên li u chính là khí t ệ ồ n c ta có nhi u m ướ ở ướ ự ỏ ề

ế ế Nh đã trình bày, s đ này đi t ừ nhiên . Đây là ngu n nguyên li u s n có khí, m d u v i tr l

ệ ẳ ng đáng k . ể ổ ậ ể

3 . Vì thế ằ c u tiên hoá đ i v i các đi u ki n t ng quát b ng

ng đ i đ n gi n, d v n hành. ả ổ

ẩ ệ ổ ấ ố ớ ả ề

ồ ỏ ầ ớ ữ ượ S đ này có các u đi m n i b t: ư ơ ồ - S đ t ố ơ ễ ậ ơ ồ ươ - Có th linh ho t thay đ i năng su t theo các s n ph m NH ạ ể mà m i nhà máy s đ ỗ cách đi u ch nh các thông s công ngh khác nhau. ẽ ượ ư ố ệ ề

3 và CH3OH ho cặ

3OH.

- Có th dùng s đ này đ t ng h p đ ng th i NH ơ ồ ể ổ ợ ồ ờ ỉ ể

t ng h p riêng CH ổ

ố ơ ng đ i đ n gi n, d l p ráp , s a ch a. ễ ắ ả ươ ế ị

ử 3 trong nhà c s d ng đ s n xu t NH ể ả ượ ử ụ ử ấ

ấ ầ ự ộ

ợ - Thi t b ph n ng t ả ứ M t khác s đ này cũng đã đ ơ ồ ặ máy đ m Phú M . ạ ỹ T t c các y u t ế ố ấ ả ớ ợ ế ể ấ ỏ

c ta. ư ấ ậ ể

H n h p khí nguyên li u nén t i áp su t 40at và đ c gia nhi ệ ớ t t i ượ ấ ớ

ệ t b tách S. t đ xây d ng m t nhà máy hoá này là r t c n thi ch t, nó phù h p v i đi u ki n c s v t ch t còn nh bé và trình đ kĩ ộ ề ơ ở ậ ệ n thu t ch a phát tri n cao ở ướ VI.2. Thuy t minh dây chuy n. ế ề ỗ ợ 3500C r i đ a vào thi ồ ư ế ị

c đã đ Khí nguyên li u đã lo i b l u huỳnh tr n v i h i n ạ ỏ ư ộ

c x lý ượ ử 0C có t đ 550 ớ ơ ướ t b reforming s c p v i áp su t 40 at, nhi ấ ệ ế ị ơ ấ ớ ệ ộ

r i đ a vào thi ồ ư dùng xúc tác Ni.

ợ

ể ế ế ị

ả ứ Đ chuy n hóa hoàn toàn cacbua hyđro, h n h p khí sau ph n ng 0C t đ 850 t b reforming th c p v i áp su t 30 at và nhi ệ ộ t đ i u cho ỗ ấ ệ ộ áp su t 33 at và nhi c kh ng ch t ứ ấ đây oxi cung c p vào ở 2/N2 đ ượ ế ố ư ấ ố ỉ ệ

ể ể chuy n đ n thi cũng dùng xúc tác Ni. ở 6930C. Qua hai giai đo n này t l ạ 3 (t l giai đo n t ng h p NH ỉ ệ ợ H n h p khí ra kh i thi ế ị ơ ấ ỏ

t đ 1000 c, H ệ ộ ơ ở

2, N2, khí tr t đ gi m xu ng nhi

0C r i đ a vào thi

áp su t 30 at, nhi ấ t đ 320 ớ ấ mol H này b ng 3). ằ ủ ế t b reforming s c p có thành phân ch y u 0C cho qua ể t b chuy n ạ ổ ợ ỗ CO, CO2, h i n ơ ướ trao đ i nhi ệ ể ả ổ ồ ư ệ ộ ế ị ố

0C và áp su t 30 at, s d ng xúc

320 t đ cao. ở ử ụ đây th c hi n ự

ả ấ ệ ở ể ệ ộ ệ

ở ợ ỗ

hóa CO nhi ấ tác Fe3O4. Hi u su t quá trình chuy n hóa kho ng 80%. t b chuy n hóa CO nhi ể t gi m xu ng 200 ố ỏ ổ

ể ế ị ệ t đ th p. ệ ộ ấ ở

H n h p khí ra kh i thi 4200C, cho qua trao đ i nhi chuy n hóa CO nhi 31 at, s d ng xúc tác Fe ấ

H n h p khí sau quá trình chuy n hóa nhi

c, H ệ ộ ấ ơ ộ ở

ể ố

ng 25 t b tách CO hoàn toàn h i n ả thi ế ị ệ ể 2, N2, khí tr , hyđro cacbon t đ th ệ ộ ườ ế ị

ấ ị

2 đ

nhi t đ cao ệ ộ t đ ệ ộ 0C r i đ a vào thi ị t b ế ư ồ 0C, áp su t 30- 200 t b này th c hi n ệ ở ấ ự 3O4/CuO. Hi u su t quá trình đ t kho ng 90%. ả ạ t đ th p có thành ph n ầ nhi ệ ộ t đ 0C đ ng ng ư 2. T i tháp ạ 2 s d ng dung d ch h p th là metyl dietanol amin (MDEA) c đ a đi c khi đ a vào thi ư ụ 0C, áp su t 28 at. Dung d ch ng m CO nhi ượ ư ậ ấ ị

ổ c tr ơ ướ ử ụ t đ 72 ệ ộ 2. ử ụ ợ ỗ ch y u CO 2, m t ít CO, h i n ơ ướ ủ ế 2200C cho qua trao đ i nhi t gi m xu ng nhi ả ệ t c tr ụ ướ ướ h p th CO ụ ấ làm vi c ệ ở x lý tách khí CO ử

Ti p theo h n khí đ a qua thi ế ư

2, N2, h i n

c đ ỗ t đ vào 290 ệ ộ t b mêtan hoá bây gi

ế ị ấ ch y u là H ủ ế c tr ả ư ờ h t h i n ụ ế ơ ướ ỗ ượ ổ ướ ư

ế ị t đ đ ng ng t ệ ộ ể ướ ổ ợ

t đ kho ng 45 ệ ộ ệ ả ổ ố

ả ồ ầ ạ

2 làm t b mêtan hóa đ tách h t CO, CO ể ế 0C, áp su t 27at, s d ng xúc tác Ni. H n h p ợ đ c xúc tác, nhi ử ụ ộ c làm khí sau thi ơ ướ c khi đ a vào tháp t ng h p ợ gi m nhi ợ 3. H n h p c cũng là tác nhân gây đ c cho xúc tác t ng h p NH NH3, vì n ỗ ộ 0C. Dòng khi khí này cho qua trao đ i nhi t gi m xu ng nhi này k t h p v i dòng khí tu n hoàn nén đ n 134 at r i làm l nh xu ng ố ệ ộ t đ nhi 4000C và đ a vào tháp t ng h p. Tháp t ng h p s d ng xúc tác Fe.

ế ợ t đ 22 ế i đ a qua máy nén nén đ n áp su t 150 at và nhi ế ấ ệ ộ

ồ ạ ư ổ

ỏ

3 l ng tách ra kh i dòng khí đã ph n ng đ a v

ợ ử ụ ợ H n h p khí sau khi ra kh i tháp t ng h p có nhi t đ 530 ợ c làm l nh b ng n ổ ổ 3 kho ng 17,3% th tích, đ ạ ệ ộ ằ ả ể

ượ ỏ ỏ

ả ứ t b trao đ i nhi ổ ế ị ầ

t. H n h p khí sau đó làm l nh xu ng - 5 ố ế ị ầ

ằ

3, ph n khí ti p t c cho qua thi ế ụ ệ ợ ỗ đ nh tháp tách NH ở ỉ ầ ả ộ ượ

0C, trong đó c r i đ a ướ ồ ư ề ư t v i khí ệ ớ 0C đ aư ạ ấ 3 nh m tăng hi u su t ệ ầ ng khí nh t đ nh trong dòng khí tu n 3 l ng ra

ấ ị ể

ng khí tr ỏ ượ ệ ợ

ớ 0C. R i l ư ợ ỗ n ng đ NH ộ ồ t b phân ly. NH qua thi ế ị thi t b tách NH tu n hoàn t n d ng nhi ụ ậ vào tháp tách NH3, khí tu n hoàn chuy n hóa. Đ nh kì ta x m t l ị hoàn đ gi m l ể ả kh i tháp tách có nhi ơ t đ -33 trong h n h p khí nguyên li u. NH ỗ 0C đ c đ a v bu ng ch a. ệ ộ ỏ ượ ư ề ứ ồ

Ph n ii: ầ

Ch tính toán công nghệ. ằ ươ ằ

ng VII: CÂN B NG V T CH T Và CÂN B NG NHI T ệ ấ NG. L ậ Ượ

ằ ậ ấ

a. cÂN B NG V T CH T: Các giai đo n chính c a quá trình t ng h p NH ủ ạ ổ ợ

1. Chuy n hóa khí t ổ ể ự

- Chuy n hóa trong thi - Chuy n hóa trong thi t b reforming s c p. t b reforming s c p th c p. ứ ấ

khí t ng h p và tinh ch khí. ợ ừ ế ị ế ị ổ nhiên thành khí t ng h p ợ ơ ấ ơ ấ ế

t sau: ả ế ổ ể ơ

thi , v i thành ph n ầ ậ ấ ử ớ ợ ả ệ ự

ầ

ấ nhiên, sau đó hi u ch nh theo năng su t ệ ỉ ự

ể ể 2. Chuy n hóa CO t ể 3.T ng h p NH Đ đ n gi n cho quá trình tính toán ta ch p nh n các gi ấ - Nguyên li u khí t nhiên ch g m 3 c u t ỉ ồ CH4 98%, C2H6 0,4%, N2 1,6%. - Không khí g m 2 thành ph n: ồ N2 79%, O2 21%. - Tính toán cho 100 m3/h khí t t k . ế ế

nhiên thành khí t ng h p: ợ ổ ự

ầ

3/h CH4

nhiên có 98 m ự

c: khí t

thi VII.1. Chuy n hóa khí t ể Các s li u ban đ u: ố ệ - Trong 100 m3/h khí t 0,4 m3/h C2H6 1,6 m3/h N2 - T l ự - Hàm l nhiên = 2,5. 4 (% th tích) ra kh i thi ng CH t b reforming s c p là 10%, ế ị ơ ấ

ể ứ ấ

0C.

t b reforming s c p là 500 ơ ấ

0C.

ra kh i thi ỏ - Nhi - Nhi t b reforming s c p là 850 h i n ỉ ệ ơ ướ ượ ỏ t b reforming th c p là 0,5%. ế ị t đ h n h p h i khí vào thi ệ ộ ỗ t đ h n h p h i khí đi ra kh i thi ệ ộ ỗ ế ị ỏ ơ ơ ế ị ợ ợ ơ ấ

t b reforming th c p là 850 ơ ợ ứ ấ

0C. ứ ấ

- Nhi - Nhi t đ h n h p h i khí vào thi t đ h n h p h i khí đi ra kh i thi t b reforming th c p là ệ ộ ỗ ệ ộ ỗ ế ị ỏ ợ ơ ế ị

10000C.

VII.1.1. Thi ế ị ơ ấ : t b reforming s c p

Ký hi u:ệ H H,

H,

4, C2H6, N2 trong khí tự

: l ng t ng ng c a CH ượ ươ ủ ứ

2N

6H2C

c: khí t nhiên. ự

4CH nhiên, m3/h. a: T l b: L

3/h.

ctham gia ph n ng v i hyđrô cacbon, m h i n ỉ ệ ơ ướ ng n ượ ướ ả ứ ớ

4 trong khí khô ra kh i thi

a : % th tích c a CH t b , %V. ủ ể ỏ ế ị

K

K,K, CO

: L ng CO ượ ợ 2, CO, H2 trong s n ph m khí t ng h p, ẩ ả ổ

2H

2CO

m3/h.

3/h.

t b , m ổ ể ỏ ế ị

V: T ng th tích khí khô ra kh i thi Ta có:

ằ

4CH

6H2C

2CO

(

(cid:215)+ = + (cid:215)+  Cân b ng v t li u theo C: ậ ệ H H2 K K Vα (1)

(cid:215)+

100

Vα2

100

)ba

ậ ệ + ằ (cid:215)+ - (cid:215) (cid:215) (cid:215)  Cân b ng v t li u theo H: =(cid:215) Ka H2

2H (cid:215)+

4CH H2

6H2C H3

4CH

6H2C

(cid:215)+ = - (cid:215) (cid:215) K bVα2 Hay (2)

)ba

2CO

+ - (cid:215)  Cân b ng v t li u theo O: ( 100 100 ằ (cid:215)=(cid:215) a K2 ậ ệ + K

2CO

+ - (cid:215) K2 K = 0b (3)

t b reforming s c p: ế ị ơ ấ

2CO

ể + (cid:215)+  T ng th tích khí khô ra kh i thi ổ = + KV ỏ + HVα K K (4)

c luôn kèm theo ph n ng: ơ ướ ả ứ

+ + (cid:219)  Trong quá trình reforming h i n CO CO H K OH 2

2CO ( 100

(cid:215) K = K (5) V i ớ - (cid:215) (cid:215) K 2H )ba K

Tra s tay hóa lý trang 43 ta có: ổ

lgK

5,1588

2,5426

7,4617

2,3

- - - - (cid:215) (cid:215) - (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) (6)

t đ h n h p h i khí đi ra kh i thi ợ ở t b . ế ị

2203,24 T đây T là nhi ệ ộ ỗ Thay các s li u vào các ph ố ệ

ỏ 1 đ n 4 ta có h sau: ng trình t ơ ươ ế ệ ừ

+ + = (cid:215) K V0,1 98,8 K

2CO K

+ = - (cid:215) bV0,2 197,2

2H K2

2CO

+ - (cid:215) = 0b K

+ + + + (cid:215) K V0,1 1,6 K = KV

H này t ệ ươ

2CO ng v i h sau: ớ ệ ươ = V 100,4

- ng đ K

2H b

- (cid:215)

= = - (cid:215) K V1,2 V1,3 297,6 396,4

2CO K CO

= (cid:215) -

2CO

495,2 Kb, V1,4 K, Thay các giá tr ị ,K 2H

(

)

( V1,3 396,4 )( 100V1,4

- (cid:215) - (cid:215) V = K (cid:215) - (cid:215) (cid:215) - 495,2 vào ph ) ( 2,5 ng trình (5) ta có: ươ ) 100,4 + V1,2 297,6

0C) thì K = 0,8604

T ph ừ ươ

(

)

) ( 2,5

- (cid:215) - (cid:215) V = = K 0,8604 Hay (cid:215) - (cid:215) (cid:215) - ng trình (6) ta có: ở ( V1,3 396,4 )( 100V1,4 T=1123 K (850 ) 100,4 + V1,2 495,2 297,6

Ph ng trình này t ng trình sau: ươ ươ ng v i ph ớ ươ

+ = (cid:215) - (cid:215) 0,1455 643,98 V 193517,42 0 ng đ ươ 2V

3/h.

Gi ả

i ra ta có: V= 324,258 m = 223,858 K Suy ra:

2H b = 91,510 = 25,135

= 41,239

2CO K CO ng CH

 L ượ i: ạ

4 còn l = 0,1

= (cid:215) (cid:215) V0,1 324,258 32,430 m3/h.

 L ng n ượ ướ ạ

= - (cid:215) c còn l 2,5 100 i: 91,51 158,490 m3/h.

 T l h i khí ra kh i thi t b reforming s c p: ỉ ệ ơ ế ị ơ ấ

= = a 0,849 ỏ 158,490 324,262

Đ tính cân b ng v t ch t ta ph i đ i th tích ra tr ng l ng theo ể ọ ượ

ả ổ công th c suy lu n c a Đ nh lu t Avôgađrô: ằ ậ ủ ể ứ ấ ậ

(cid:215)= Vm ậ ị M 22,4

3/h.

ượ

Trong đó: V: l m: kh i l M: tr ng l ng khí tính theo m ng, Kg/h. ng phân t . ố ượ ượ ọ ử

T đó ta có: B ng VII.1: Cân b ng v t ch t t b reforming s c p: ừ ả ằ ậ thi ấ ở ế ị ơ ấ

L ượ

Kg/h ng vào % m3/h %

Khí t nhiên

98,000 0,400 1,600

H i n c 25,600 0,196 0,731 26,527 73,473 250,000 28,000 0,114 0,457 28,571 71,429 Tên nguyên li uệ ự CH4 C2H6 N2 C ngọ ơ ướ

T ng c ng 70,000 0,536 2,000 72,536 200,89 3 273,429 350,000 100,000 ọ ổ

Kg/h 100,000 ng ra ượ % m3/h %

ỗ

49,372 51,549 19,987 23,164 2,000 146,072 127,358 273,430 18,057 18,853 7,310 8,472 0,731 53,423 46,577 100,000 25,135 41,239 223,858 32,430 1,600 324,262 158,490 482,752 5,207 8,542 46,371 6,718 0,331 67,169 32,831 100,000 Tên s n ph m ẩ ả hí H n h p k ợ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ H i n c ơ ướ T ng c ng ọ ổ

trên là tính theo đi u ki n lý t ưở ả ng nên ta ph i ở

ề làm vi c c a thi Các tính toán chuy n v đi u ki n th c t ệ ể ự ế ề ề

ng trình tr ng thái ươ ạ ở ử ụ

ề ề đi u ki n th c v i thông s hi u ch nh (z). ể ệ ể ự ớ ề

ệ t b . ệ ủ ế ị Đ chuy n v đi u ki n th c ta s d ng ph ự ệ ỉ ố ệ T.R.zV.P = M = P.M =r V T.R.z Suy ra:

V i:ớ

khí ng phân t ử

M : Kh i l ố ượ P : áp su t ,MPa ấ t đ ,K T : Nhi ệ ộ R : H ng s khí 0,00831 ố H s hi u ch nh (z) đ ng trình ượ ỉ

99,0z

0681

)17,25

/()

,0P( r

T.11,49 r

T =

2 T.481,26 r P P = r P

T T

ằ ệ ố ệ = + c tính theo ph ươ + - - -

V i:ớ Trong đó: Tc : Nhi i h n, K ệ ộ ớ ạ

i h n, MPa

0C = 773K

ấ ớ ạ t đ n p li u, 500 ệ ộ ạ ệ

t đ t Pc : áp su t t T : Nhi P : áp su t ph n ng, 4MPa ả ứ ấ

t đ , áp su t t i h n T ả ệ ộ ấ ớ ạ ố C, PC, h s ch u nén (z), kh i ệ ố ị

B ng VII.2. Nhi (r ). ng riêng su t P=4 MPa, T=500

oC =773 K và T= 850oC=1123 K

l ượ ở ấ

r r PC, MPa C u tấ ử TC, K

773 K, 4 MPa 1123 K, 4 MPa z z 0,989 6,936 4,604 0,987 CH4

C2H6 4,884 0,979 0,986 13,037

H2O 22,06 0,964 0,984 7,839

O2 5,043 0,988 0,989 12,131

CO2 7,375 0,983 0,988 19,095

N2 3,39 0,988 0,989 12,132

CO 3,499 0,988 0,989 13,864

10,09 5 19,07 4 11,63 2 17,63 9 27,86 2 17,64 2 20,16 1

H2 191,00 0 305,00 0 647,00 0 155,00 0 304,00 0 126,00 0 133,00 0 33,000 1,300 0,990 0,866

B ngVII.3. Cân b ng v t ch t ấ ở ề đi u ki n th c ự ệ ằ ậ ả

L ượ

ng vào % m3/h % Kg/h

Khí t nhiên

6,934 0,028 0,013

H i n c 25,600 0,196 0,731 26,527 73,473 17,271 Tên nguyên li uệ ự CH4 C2H6 N2 C ngọ ơ ướ

T ng c ng 70,000 0,536 2,000 72,536 200,89 3 273,429 24,347 100,000 ổ ộ

Kg/h 100,000 ng ra ượ % m3/h %

ỗ

2,586 4,249 23,080 3,340 0,105 5,206 8,555 46,470 6,724 0,332

49,372 51,549 19,987 23,164 2,000 127,358 273,430 18,057 18,853 7,310 8,472 0,731 46,577 100,000 49,666 100,000 Tên s n ph m ẩ ả H n h p khí ợ CO2 CO H2 CH4 N2 H i n c ơ ướ T ng c ng ộ ổ

VII.1.2. Thi t b reforming th c p: ế ị ứ ấ

2, CO, H2, CH4,

2CO

4CH

Ký hi u:ệ H H,H,H, H, : l ng t ng ng c a CO ượ ươ ứ ủ

3/h.

t b reforming s c p, m ơ ấ

ế ị ỏ c: khí khô vào thi t b reforming th c p, a = 0,849. N2 trong s n ph m khí ra kh i thi ẩ ả h i n a: T l ỉ ệ ơ ướ ế ị ứ ấ

ng h i n c tham gia ph n ng v i mêtan và l ệ ố ượ ơ ướ ả ứ ượ ơ ng h i

2 v i Oớ

n ớ 2, m3/h.

ủ 3/h. b: Hi u s l c t o thành do ph n ng cháy c a H ả ứ ướ ạ ng không khí c p vào, m y: l ấ ượ

4 trong khí khô ra kh i thi

a : % th tích c a CH t b , %V. ủ ể ỏ ế ị

2CO

K K,K, CO : L ng CO ượ ợ 2, CO, H2 trong s n ph m khí t ng h p, ả ẩ ổ

m3/h.

3/h.

t b , m ổ ể ỏ ế ị

V: T ng th tích khí khô ra kh i thi

Ta có:

 Cân b ng v t li u theo C: ằ

2CO

4CH

(

+ = + (cid:215)+ ậ ệ + H H H K K Vα

)ba

4CH

ậ ệ + (cid:215)+ (cid:215)+ + - (cid:215) (cid:215)  Cân b ng v t li u theo H: =(cid:215) H Ka ằ H2 324,262 Vα2 324,262

4CH

(cid:215)+ = (cid:215)+ - H H2 K bα2

(

 Cân b ng v t li u theo O: ằ

)ba

2CO

+ + + + - (cid:215) (cid:215) (cid:215) ậ ệ 324,262 H2 H (cid:215)+(cid:215) 2a 0,21 (cid:215)= K2y K 324,262

2CO +

2CO

+ = + - (cid:215) H2 0,42y 2K K b H

ể

2CO

+ + + + + Th tích khí khô đi ra: = KV K K α.V H 0,79y

thi t b reforming th c p, yêu c u kh ng ch t l ở ế ị ế ỉ ệ 2:N2=3:1 H ứ ấ ầ ố

= 3 Cho nên : H K 2H + 0,79y

(cid:246) (cid:230) ·= + (cid:247) (cid:231) K H3 0,79y hay ł Ł

Thay số

2CO = HCO = H

= H 25,135

43,32

= =

2H CHH H

1,6

41,239 223,858

α = 0,005

2CO

+ + = K 0,005V 98,804 K Suy ra:

= - - b 288,718 0,01V K

2H 2K

CO +

+ = - - K b 0,42Y 91,509

2CO = KV

2,37y

2CO = 4,8

+ + + + K 0,005V K 1,6 0,79y

H này t ng đ ệ ươ

- ươ V = y

= - (cid:215) ng v i h : ớ ệ 105,204 3,16 V K 0,75 74,103

2H b

= - (cid:215) 362,821

0,76 = - (cid:215) K V 0,898 V 384,099

2CO K CO

= (cid:215) - 482,903 0,903 V

K, Kb, Thay vào ph ươ ,Ky, 2H

(

2CO ( 482,903

) ) 362,821

- (cid:215) - (cid:215) 0,898 0,75 = K (cid:215) - (cid:215) - V 0,903 ng trình tính K ta có: )( 384,099 )( V 158,490 74,103 + V V 0,76

0C) thì K = 0,569.

1273 K (1000 ở

(

( 482,903

)( 384,099 )( V 158,490

) ) 362,821

- (cid:215) - (cid:215) 0,898 0,75 = = K 0,569 Suy ra: (cid:215) - (cid:215) - V 0,903 V 0,76 74,103 + V

Ph ng trình t ng: ươ ươ

ng đ ươ + 2 = - (cid:215) (cid:215) 0,283 V 122,061 V 114778,677 0

3/h.

ng trình ta có: V= 456,718 m i ph ả ươ

Gi Thay V vào h trên ta có: ệ

2H b -= =

(L ng không khí c n cung c p) ượ ấ ầ y = = K 111,238 268,436

K 15,715 26,034

2CO K CO

= 70,487

2 v iớ

c t o thành do ph n ng gi a H ng n Giá tr b âm có nghĩa là l ả ứ ữ ượ

c ph n ng v i CH ớ ả ứ ướ ạ ớ

ng h i n ng n c đi ra: ớ ướ ướ

2 vào không ph n ng và l

2 trong

2 đi ra g m Nồ

ng N ng N ả ứ ượ ượ

ị O2 l n h n l ơ ượ V y l ậ ượ 158,490 + 15,715 = 174,205 m3/h. - L không khí:

4 còn l

1,6 + 0,79.111,238 = 89,478 m3/h. 3/h. - L i: 0,005.456,718 = 2,284 m ng CH ượ ạ

B ng VII.4. Cân b ng v t ch t t b reforming th c p. thi ấ ở ế ị ứ ấ ậ ằ ả

Dòng vào

Kg/h % m3/h. %

ỗ

Tên nguyên li uệ H n h p khí ợ CO2 CO H2 CH4 N2 - H i n c ơ ướ - Không khí T ng c ng 49,372 51,549 19,987 23,164 2 127,358 143,256 416,686 25,135 41,239 223,858 32,430 1,6 158,49 111,238 593,990 4,232 6,943 37,687 5,460 0,269 26,682 18,727 100,000 ổ ộ

11,849 12,371 4,797 5,559 0,48 30,565 34,379 100,000 Dòng ra

Kg/h % m3/h. % ẩ

ỗ

Tên s n ph m ả - H n h p khí ợ CO2 CO H2 CH4 N2 - H i n c ơ ướ T ng c ng 51,138 88,109 23,968 1,631 111,848 139,986 416,680 12,273 21,145 5,752 0,391 26,843 33,596 100,000 26,034 70,478 268,436 2,284 89,478 174,205 630,915 4,126 11,171 42,547 0,362 14,182 27,612 100,000 ổ ộ

ng riêng áp su t 3MPa, nhi ệ ố ị ố ượ ở ấ ệ t

B ng VII.5. h s ch u nén (z) và kh i l ả đ 1123K và 1273K. ộ

r r

593 K, 3 MPa 693 K, 3 MPa z 0,989 20,14 z 0,989 12,619 C u tấ ử CO2

CO 0,989 12,77 0,990 8,024

H2 CH4 N2 0,990 0,912 0,985 7,308 0,988 12,77 0,990 0,989 0,990 0,573 4,586 8,024

H2O 0,976 8,320 0,988 5,168

B ngVII.6. Cân b ng v t ch t ấ ở ề đi u ki n th c: ệ ự ả ằ ậ

Dòng vào

Kg/h % m3/h. %

ỗ

Tên nguyên li uệ H n h p khí ợ CO2 CO H2 CH4 N2 - H i n c ơ ướ - Không khí T ng c ng 49,372 51,549 19,987 23,164 2 127,358 143,256 416,686 11,849 12,371 4,797 5,559 0,48 30,565 34,379 100,000 2,451 4,034 21,921 3,170 0,157 15,307 10,918 57,957 4,229 6,961 37,822 5,469 0,270 26,410 18,838 100,000 ổ ộ

Kg/h Dòng ra % m3/h. % ẩ

ỗ

Tên s n ph m ả - H n h p khí ợ CO2 CO H2 CH4 51,138 88,109 23,968 1,631 12,273 21,145 5,752 0,391 4,052 10,891 41,833 0,356 4,125 11,176 42,578 0,362

N2 - H i n c ơ ướ T ng c ng 111,848 139,986 416,680 26,843 33,596 100,000 13,940 27,089 98,251 14,188 27,571 100,000 ổ ộ

ấ ở ệ ố ổ h th ng chuy n hóa và tinh ch khí t ng ế ể ậ

thi : VII.2. Cân b ng v t ch t ằ h p:ợ VII.2.1. Cân b ng v t ch t ằ ậ

ấ ở Dòng vào là h n h p khí t ng h p và h i n t b chuy n hóa CO nhi thi c t ể ơ ướ ừ ế ị ợ ỗ ệ ộ ế ị

t đ cao t b reforming khác ợ đây ch có CO b chuy n hóa còn các c u t ở ổ ỉ ể ị ấ ử ứ ấ

th c p chuy n sang. ể xem nh không chuy n hóa. ể

t b này. thi ị ế ị ể ở

s có 50% CO b chuy n hóa i: ng CO còn l ư ả ử ượ ạ

Gi L 0,5. 70,487 = 35,244 m3/h hay 44,055 kg/h.

Ph n ng: ả ứ O 2

- L ng n c tiêu t n cho ph n ng: ượ ả ứ ố

(cid:215) 18 = 28,321 kg/h.

CO + H + H CO 28 18 2 2 44 2 ướ 44,055 28 c còn l - L ng n ượ

= - ướ 139,896 i: ạ 28,321 111,665 kg/h.

2 t o thành do ph n ng:

- L ng CO ượ ả ứ

(cid:215) 44 = 69,229 kg/h.

- L ng CO ượ

ạ 44,055 28 2 đi ra g m:ồ + = 69,229 51,138 120,367 kg/h.

- L ng H ượ ạ ả ứ

(cid:215) 2 = 3,147 kg/h.

- L ng H ượ

2 t o thành do ph n ng: 44,055 28 2 đi ra: 3,147

+ = 27,115 23,968 kg/h.

B ng VII.7: Cân b ng v t ch t t b chuy n hóa CO nhi t đ cao. thi ấ ở ế ị ể ằ ậ ả ệ ộ

Kg/h Dòng vào % m3/h. %

Tên nguyên li uệ

CO2 CO H2 CH4 N2 H2O 12,273 21,145 5,752 0,391 26,843 33,596 1,869 5,105 19,482 0,165 6,482 12,286 4,117 11,247 42,923 0,364 14,281 27,068

T ng c ng 51,138 88,109 23,968 1,631 111,84 8 139,98 6 416,680 45,389 100,000 ổ ộ

m3/h. ẩ

Kg/h 120,367 44,055 27,115 111,848 1,631 111,665 416,681 100,000 Dòng ra % 28,888 10,573 6,507 26,844 0,327 26,861 100,000 5,164 2,985 25,759 0,193 7,580 11,515 53,197 % 9,707 5,612 48,423 0,363 14,249 21,646 100,000 Tên s n ph m ả CO2 CO H2 CH4 N2 H2O T ng c ng ộ ổ

thi t b chuy n hóa CO nhi VII.2.2. Cân b ng v t ch t ằ

ế ị ậ Dòng vào là h n h p h i khí đi ra t thi t b chuy n hóa CO nhi ấ ở ơ ỗ ợ ể ế ị ừ ể ệ ộ ấ : t đ th p ệ ộ t đ

cao.

thi ế ị ể

ở - L ượ ể ị

= (cid:215) t b này có 90% CO vào chuy n thành CO ng CO b chuy n hóa: 055,449,0 650,39 kg/h.

- L ng CO đi ra: ượ

= - 055,44 650,39 405,4 kg/h.

- L ng H ượ ả ứ

2O tiêu hao cho ph n ng: 650,39 28

(cid:215) 18 = 489,25 kg/h.

2O còn l

- L ng H ượ

= - i:ạ 665,111 849,25 176,86 kg/h.

2 t o thành do ph n ng:

- L ng CO ượ ả ứ ạ

(cid:215) 44 = 307,62 kg/h. 650,39 28

2 g m:ồ

- L ng CO ượ

+ = 307,62 367,120 674,182 kg/h.

2 t o thành:

- L ng H ượ ạ

(cid:215) = 832,2 kg/h. 650,392 28

2 đi ra:

- L ng H ượ

+ = 832,2 115,27 947,29 kg/h.

B ng VII.8. Cân b ng v t ch t thi t b chuy n hóa CO nhi ấ ở ằ ậ ế ị ể ệ ộ t đ

ả th p.ấ

Kg/h Dòng vào % m3/h. %

120,367 44,055 27,115 111,848 1,361 111,665 416,681 3,454 2,032 17,577 0,131 5,161 7,885 36,241 9,531 5,607 48,501 0,362 14,242 21,758 100,000 Tên nguyên li uệ CO2 CO H2 CH4 N2 H2O T ng c ng ộ ổ

28,888 10,573 6,507 26,844 0,327 26,861 100,000 Dòng ra

m3/h. ẩ

Kg/h 182,674 4,405 29,947 111,848 1,631 86,176 416,681 % 43,840 1,057 7,187 26,843 0,391 20,232 100,000 5,486 0,212 20,235 0,137 5,382 6,330 37,782 % 14,521 0,561 53,556 0,362 14,244 16,755 100,000 Tên s n ph m ả CO2 CO H2 CH4 N2 H2O T ng c ng ộ ổ

2.

ậ ế ị

VII.2.3. Cân b ng v t ch t ấ ở ằ thi H n h p khí đi ra t ỗ ể

ướ ư t đ th p đã đ ệ ộ ấ t b tách CO ế ị

2 hoàn toàn không có n

thi t b tách CO t b chuy n hóa CO nhi ế ị c khi đ a vào thi c tr ư t b tách CO

ợ làm l nh đ ng ng t ể gi s h n h p khí vào thi ợ thành ph n khí ch g m: N ừ h t n ụ ế ướ ế ị 2, H2, CO, CO2, CH4 có kh i l ượ c 2. Và ta c. Nghĩa là ng t ng c ng là : ạ ả ử ỗ ầ ỉ ồ ướ ổ ổ ố ượ

416,681

86,176

330,505

- kg/h.

2 b h p th . ụ

thi ị ấ

Và ở V y l ậ ượ

2 còn l i:ạ 674,182

183,0

(cid:215) t b này có 99,9% CO ế ị ng CO 001,0 kg/h.

L ng CO ượ

2 b h p th : ụ 183,0

491,182

- ị ấ 674,182 kg/h.

B ng VII.9. Cân b ng v t ch t t b tách CO

2.

thi ấ ở ế ị ằ ả ậ

Kg/h Dòng vào % m3/h. %

Tên nguyên li uệ CO2 CO H2 CH4 N2 T ng c ng 182,674 4,405 29,947 111,848 1,631 330,505 92,998 3,254 335,406 89,478 1,905 523,041 17,780 0,622 64,126 17,107 0,365 100,000 ổ ộ

55,271 1,333 9,061 33,842 0,493 100,000 Dòng ra

% 55,216 m3/h. 92,905 % 17,740

Kg/h 182,49 1

ỗ

0,055 1,333 9,061 0,493 33,842 0,093 3,524 335,406 2,283 89,478 0,018 0,673 64,047 0,436 17,086

Tên s n ph m ẩ ả ị ấ - CO2 b h p th .ụ - H n h p khí ợ CO2 CO H2 CH4 N2

0,183 4,405 29,947 1,631 111,84 8 330,505 T ng c ng 100,000 523,689 100,000 ổ ộ

thi t b mêtan hóa : ậ ấ ở

Gi ế ị 2 đi vào thi t b này đ u b chuy n hóa thành VII.2.4. Cân b ng v t ch t ằ s toàn b CO, CO ộ ả ử ế ị ể ề ị

CH4.

ả ứ

Ph n ng: 2 + H 4 O (1) 2

+ 4H 2 + 2H 4 CO + 3H CH 28 3.2 16 18 CO 2 CH O (2) 28 4.2 2 16 2. 18

 L ng CH (1) và (2): ượ ở

4 t o thành 16

(cid:215) = 517,2 (1) kg/h.

(cid:215) 16 = 666,0 kg/h. (2):

- L ượ

+ = ạ 405,4 28 183,0 44 4 tách ra: + 666,0 ng CH 517,2 631,1 214,4 kg/h.

 L 2 ph n ng trên: ượ ố ở ả ứ

2 tiêu t n 23

(cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) 24 + = 977,0 kg/h. 183,0 44

ng H 450,4 28 2 đi ra: - L ng H ượ

= - 947,29 977,0 970,28 kg/h.

 L ượ

2O t o thành: 183,0

(cid:215) (cid:215) (cid:215) 182 + = 982,2 kg/h. ng H ạ 405,418 28 44

t b mêtan hóa. b ng VII.10. Cân b ng v t ch t ả thi ấ ở ế ị ằ ậ

Kg/h Dòng vào % m3/h. %

Tên nguyên li uệ CO2 CO H2 CH4 N2 T ng c ng 0,183 4,405 29,947 1,631 111,848 148,014 0,007 0,269 25,679 0,174 6,838 430,784 0,021 0,817 77,893 0,528 20,740 100,000 ộ ổ

Kg/h 0,124 2,976 20,233 1,102 75,565 100,000 Dòng ra % m3/h. % ẩ

ỗ

26,607 7,326 0,297 76,651 21,105 0,857

Tên s n ph m ả - H n h p khí ợ H2 N2 H2O C ngọ CH4 T ng c ng 28,970 111,848 2,982 143,800 4,214 148,014 19,572 75,566 2,015 97,153 2,847 100,000 0,482 34,712 1,389 100,000 ộ ổ

VII.3. Cân b ng v t ch t ằ ấ ở ệ ố h th ng t ng h p NH ổ ợ ậ

t b mêtan hóa đ

3. c làm l nh đ n nhi

ợ

H n h p h i khí đi ra t ơ 0C đ ng ng t c tr oc khi đ a vào thi thi ế ị ừ h t n ụ ế ướ ượ ư ứ ư ể

ế ạ ế ị ổ ợ ệ ấ ấ ỗ

ỉ tháp t ng h p ph i cho tu n hoàn tr l ệ t ỗ ợ đ kho ng 30 t b t ng h p ả ộ NH3. Vì hi u su t quá trình r t th p ch kho ng 28% nên h n h p khí đi ra t i v tháp đ nâng cao hi u su t. ừ ả ở ạ ề ể ệ ấ ổ ợ

ấ ầ 2 và H2: ả ỗ ợ

Dòng vào là h n h p N H2 : 28,970 kg/h. N2 : 111,848 kg/h.

Ph n ng: ả ứ

N + 3H 2 28% 2NH 3 28 3.2 2.17

 L ng N ượ

2 ph n ng: ả ứ = 28,0

(cid:215) 848,111 317,31 kg/h.

- L ng N i đi ra cho tu n hoàn: ượ

2 còn l ạ 848,111

= - 317,31 ầ 531,80 kg/h.

 L ng H ượ

(cid:215) (cid:215) = 711,6 kg/h.

- L ng H ượ

2 ph n ng: ả ứ 317,31 23 28 i :ạ 711,6

2 còn l 97,28

3 t o thành:

= - 259,22 kg/h.

 L ng NH ượ

(cid:215) (cid:215) 172 = 028,38 kg/h.

ạ 317,31 28 a. L n tu n hoàn th nh t: ứ ấ ầ

ỗ ợ ổ ợ là khí tu n hoàn: ầ

ầ - H n h p khí vào tháp t ng h p bây gi ờ H2 : 22,259 kg/h. N2 : 80,531 kg/h. Ph n ng: ả ứ

28% 3

ượ = (cid:215) 28,0 kg/h.

i đi ra cho tu n hoàn: = - N + 3H 2 2NH 28 3.2 2.17 ng N 2 ph n ng: ả ứ 531,80 ạ 531,80 549,22 ầ 982,57 549,22 kg/h.

2 còn l

(cid:215) (cid:215) 23 = 832,4 kg/h.  L 2 còn l ng N - L ượ  L 2 ph n ng: ng H ả ứ ượ 549,22 28

ng H ượ = - i :ạ 259,22 832,4 427,17 kg/h.

3 t o thành: ạ 549,22 172 28

ng NH - L  L ượ (cid:215) (cid:215) = 381,27 kg/h.

Hi u su t quá trình sau l n tu n hoàn th nh t: ứ ấ ệ ấ ầ

- ầ 982,57 848,111 = (cid:215) 100 160,48 %. 848,111

ầ ứ

b. L n tu n hoàn th 2: ỗ ợ ổ ợ là khí tu n hoàn: ầ

ầ - H n h p khí vào tháp t ng h p bây gi ờ H2 : 17,427 kg/h. N2 : 57,982 kg/h.

Ph n ng: ả ứ

28% 3

N + 3H 2 2NH 28 3.2 2.17 ng N 2 ph n ng: ả ứ = (cid:215)

- 235,16 28,0 kg/h. i đi ra cho tu n hoàn: ầ = 747,41 235,16 kg/h.

2 còn l

 L ượ ng N - L ượ  L ượ (cid:215) (cid:215) 23 = 479,3 kg/h. 982,57 2 còn l ạ 982,57 2 ph n ng: ng H ả ứ 235,16 28

ng H ượ = - i :ạ 427,17 479,3 948,13 kg/h.

ng NH - L  L ượ (cid:215) (cid:215) = 714,19 kg/h.

3 t o thành: ạ 235,16 172 28 Hi u su t quá trình sau l n tu n hoàn th hai: ầ 747,41

ứ ệ ấ ầ - 848,111 = (cid:215) 100 675,62 %.

3 t o thành: 14,194 kg/h.

ta có: ươ

848,111 ng t ự c. L n tu n hoàn th 3: ứ ạ

ạ ng NH ấ

3 t o thành: 10,219 kg/h.

d. L n tu n hoàn th 4:

ứ ạ

ạ ng NH ấ

e. L n tu n hoàn th 5:

ứ ạ

ng NH ấ

g. L n tu n hoàn th 6:

ứ ạ

ng NH ấ

h. L n tu n hoàn th 7:

ứ ạ

ng NH ấ

i. L n tu n hoàn th 8: ầ

ứ ạ

ng NH ấ

k. L n tu n hoàn th 9:

ứ ạ

3 t o thành: 2,747 kg/h. - L - Hi u su t quá trình đ t: 94,800 %. ạ ầ 3 t o thành: 1,977 kg/h. - L - Hi u su t quá trình đ t: 96,256 %. ạ

Tính toán t ầ ầ - L ượ - Hi u su t quá trình đ t: 73,126 %. ệ ầ ầ - L ượ - Hi u su t quá trình đ t: 80,651 %. ệ ầ ầ 3 t o thành: 7,359 kg/h. - L ượ - Hi u su t quá trình đ t: 86,069 %. ệ ạ ầ ầ 3 t o thành: 5,298 kg/h. - L ượ - Hi u su t quá trình đ t: 89,969 %. ạ ệ ầ ầ 3 t o thành: 3,814 kg/h. - L ượ - Hi u su t quá trình đ t: 92,778 %. ạ ệ ầ ượ ệ ầ ượ ệ ng NH ấ

l. L n tu n hoàn th 10: ầ

ứ ạ

3 t o thành: 1,424 kg/h. - L - Hi u su t quá trình đ t: 97,304 %. ạ - L ạ - L ạ

i đi ra cho tu n hoàn: 3,015 kg/h. ầ i : 5,649 kg/h.

ầ ng NH ượ ệ ấ 2 còn l ng N ượ 2 còn l ng H ượ ầ ấ

ầ ể ả ạ ệ ổ ả ị

ưở

714,19 +

219,10 +

L ớ V y sau 10 l n tu n hoàn thì hi u su t quá trình đ t 97,304%, v i ậ ệ hi u su t này thì có th đ m b o cho quá trình làm vi c n đ nh và đ m ả ấ ệ b o tính kinh t ng s n su t NH ả ượ

+ 814,3

+ 977,1

+ 424,1

155,132

Kg/h. cho phân x ế ng NH 3 t o thành sau 10 l n tu n hoàn: ạ + 028,38 381,27 + + 298,5 359,7 ấ ả ầ ầ + 194,14 + 747,2

B ng VII.11. Cân b ng v t ch t tháp t ng h p NH

3.

ấ ở ằ ả ậ ợ ổ

Tên nguyên li uệ H2 N2 T ng c ng Kg/h 28,970 111,848 140,818 Dòng vào % 20,573 79,427 100,000 m3/h 5,340 1,462 6,802 % 78,510 21,490 100,000 ộ ổ

ẩ

Kg/h 3,015 5,649 132,155 140,819 Dòng ra % 2,141 4,012 93,847 100,000 m3/h 12,430 0,472 32,864 45,766 % 27,159 1,030 71,810 100,000 Tên s n ph m ả N2 H2 NH3 T ng c ng ộ ổ

B ng VII.12. Cân b ng v t ch t tháp tách NH

3.

ấ ở ả ậ ằ

Dòng vào

Tên nguyên li uệ N2 H2 Kg/h 3,015 5,649 % 2,141 4,012 m3/h 62,274 2,376 % 26,117 0,997

132,155 140,819 173,796 238,446 72,887 100,000 NH3 T ng c ng ộ ổ

Kg/h 132,155 93,847 100,000 Dòng ra % 93,847 m3/h 155,199 % 72,830

T ng c ng 3,015 5,649 140,819 2,141 4,012 100,000 2,129 55,768 213,096 0,999 26,170 100,000 Tên s n ph m ả ẩ - NH3 s n ph m ẩ ả - Khí tu n hoàn ầ N2 H2 ộ ổ

ộ ệ ố ậ ằ

VII.4. Cân b ng v t ch t cho toàn b h th ng: ấ 1. Dòng vào:

c vào thi t b reforming s c p. ế ị ơ ấ ự ơ ướ

t b reforming th c p. ế ị ấ ứ ấ

- Khí t nhiên và h i n 273,429 kg/h. - Không khí c p vào thi 143,256 kg/h.

2. Dòng ra:

sau quá trình chuy n hóa CO nhi t đ th p và sau ư ụ ể ệ ộ ấ

86,176

2,982

89,157

- N c ng ng t ướ quá trình mêtan hóa:

kg/h.

2: 182,491 kg/h.

thi t b tách CO ụ ở ế ị

4 tách ra trong quá trình mêtan hóa: 4,214 kg/h. 3 s n ph m: 132,155 kg/h. 649,5

664,8

015,3

- CO2 b h p th ị ấ ng CH - L ng NH - L ượ ượ ả ẩ

kg/h. - L ượ ng khí tu n hoàn: ầ

B ng VII.13. Cân b ng v t ch t cho toàn b h th ng. ộ ệ ố ằ ả ấ ậ

Tên nguyên li uệ

Kg/h 72,536 200,893 Dòng vào % 17,408 48,212 m3/h 100,000 250,000 % 21,681 54,202 nhiên - Khí t ự c - H i n ơ ướ

- Không khí T ng c ng 143,256 416,685 111,238 461,238 24,117 100,000 34,380 100,000 ổ ộ

ư ị ấ

Kg/h 89,157 182,491 4,214 132,155 8,664 416,681 Dòng ra % 21,397 43,796 1,011 31,716 2,080 100,000 m3/h 110,951 92,905 5,900 174,134 65,681 449,571 % 24,679 20,665 1,312 38,733 14,611 100,000 Tên s n ph m ẩ ả - N c ng ng t ụ ướ - CO2 b h p th ụ - CH4 - NH3 s n ph m ả ẩ - khí tu n hoàn ầ T ng c ng ộ ổ

VII.5. Hi u ch nh theo năng su t thi ệ ấ

ng làm vi c 8000 h, nên: ỉ Năng su t c a quá trình là 200.000 t n/năm. ấ ủ Ta có: M t năm phân x ộ ưở

1000

25000

(cid:215) t k : ế ế ấ ệ 200000 200.000t n/năm kg/h. ấ

8000 nhiên (100 m ự ấ

3/h) thì t ng h p đ ổ 3 thì c n m t l ầ

C 72,536 kg/h nguyên li u khí t ứ ệ

ượ c ợ ộ ượ ng

132,154 kg/h NH3 . V y theo năng su t 25000 kg/h NH nguyên li u khí t ậ nhiên là: ự ệ

536,72

25000

13721

870,

155,132

(cid:215) kg/h.

Nh v y ta hi u ch nh l i quá trình tính toán theo h s hi u ch nh: ư ậ ệ ỉ ệ ố ệ ỉ

870,

173,189

536,72

ạ 13724 kg/h.

B ng VII.14. Cân b ng v t ch t t b reforming s c p: thi ấ ở ế ị ơ ấ ằ ả ậ

Kg/h Dòng vào % m3/h %

nhiên - Khí t

Tên nguyên li uệ ự CH4 13242,11 25,601 1311,715

C2H6 N2 5,316 21,449 0,196 0,731

26,528 C ngọ

- H i n c 73,472 3267,287 ơ ướ

T ng c ng 100,000 4605,767 100,000 ổ ộ

0 101,397 378,346 13721,85 3 38003,53 1 51725,38 4

Kg/h Dòng ra % m3/h %

489,135 803,827 4366,036 631,785 31,189

Tên s n ph m ẩ ả - Khí t ng h p ợ ổ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ - H i n c ơ ướ T ng c ng 9339,849 9751,679 3781,000 4382,003 378,346 27632,877 24092,695 51725,572 18,057 18,853 7,310 8,472 0,731 53,423 46,577 100,000 3073,557 9395,528 5,565 9,131 49,568 7,181 0,354 71,799 28,201 100,000 ổ ộ

B ng VII.15. Cân b ng v t ch t t b reforming th c p: thi ấ ở ế ị ứ ấ ả ằ ậ

Kg/h m3/h % Dòng vào % Tên nguyên li uệ

ợ

463,678 763,173 4146,804 599,590 29,613

- Khí t ng h p ổ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ - H i n c ơ ướ - Không khí T ng c ng 9339,849 9751,679 3781,000 4382,003 378,346 27632,877 24092,695 27100,167 78825,739 2895,594 2065,397 10963,848 4,238 6,950 37,724 5,465 0,270 54,647 26,709 18,644 100,000 ộ ổ

Kg/h 11,849 12,371 4,797 5,559 0,480 35,056 30,565 34,379 100,000 Dòng ra % m3/h %

766,603 2077,256 7913,674 67,273 2637,015

Tên s n ph m ẩ ả - Khí t ng h p ợ ổ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ c - H i n ơ ướ T ng c ng 9673,929 16667,844 4534,098 308,541 21158,622 52343,034 26481,572 78824,606 5124,537 18586,358 4,126 11,172 42,546 0,362 14,182 72,388 27,612 100,000 ổ ộ

12,227 21,145 5,752 0,391 26,843 66,358 33,642 100,00 0

thi t b chuy n hóa CO nhi ằ ậ ấ ở ế ị ể ệ ộ t đ

B ng VII.16. Cân b ng v t ch t ả cao.

Dòng vào

Tên nguyên Kg/h m3/h % %

ợ

353,481 965,716 3685,555 31,214 1226,195

2324,190

9673,929 16667,844 4534,098 308,541 21158,622 52343,034 26481,572 78824,606 12,227 21,145 5,752 0,391 26,843 66,358 33,642 100,000 8586,350 4,126 11,172 42,546 0,362 14,182 72,388 27,612 100,000 li uệ - Khí t ng h p ổ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ c - H i n ơ ướ T ng c ng ộ ổ

Dòng ra

Kg/h % m3/h %

ẩ ợ

976,859 564,722 4872,983 36,537 1433,952

22770,186 8334,016 512,426 308,541 21158,622 57700,791 21124,003 78824,794 28,887 10,573 0,650 0,391 26,843 67,344 32,656 100,000 9,712 5,586 48,133 0,362 14,182 77,975 22,025 100,000 Tên s n ph m ả - Khí t ng h p ổ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ c - H i n ơ ướ T ng c ng ộ ổ

2178,373 119355,38 2

thi t b chuy n hóa CO nhi ằ ậ ấ ở ế ị ể ệ ộ t đ

B ng VII.17. Cân b ng v t ch t ả th p.ấ

Dòng vào

Kg/h % m3/h %

ợ

653,425 384,416 3325,129 24,789 976,412

Tên nguyên li uệ - Khí t ng h p ổ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ - H i n c ơ ướ T ng c ng 22770,186 8334,016 512,426 308,541 21158,622 57700,791 21124,003 78824,794 1491,707 6855,879 9,712 5,586 48,133 0,362 14,182 77,975 22,025 100,000 ổ ộ

Kg/h 28,887 10,573 6,507 0,391 26,843 67,344 32,656 100,000 Dòng ra % m3/h %

1037,883 40,084 3827,855 25,865 1018,100

Tên s n ph m ẩ ả - Khí t ng h p ợ ổ CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ - H i n c ơ ướ T ng c ng 34556,988 833,307 5665,164 308,541 21158,622 62522,622 16302,172 78824,794 43,840 1,057 7,187 0,391 26,843 79,318 20,682 100,000 1197,557 7147,340 14,755 0,516 53,215 0,302 14,197 82,985 17,015 100,000 ổ ộ

B ng VII.18. Cân b ng v t ch t t b tách CO

2.

thi ấ ở ế ị ả ằ ậ

Dòng vào

Tên nguyên Kg/h m3/h % %

ợ

li uệ - Khí t ng h p ổ CO2 CO H2 CH4 N2 T ng c ng 34556,988 833,307 5665,164 308,541 21158,622 62522,622 55,271 1,333 9,061 0,493 33,842 100,000 664,122 27,908 2685,489 17,741 709,684 4104,944 17,780 0,622 64,126 0,364 17,108 100,000 ổ ộ

ẩ

m3/h 0,665 27,908 2685,489 17,741 709,684

Kg/h 34,619 833,307 5665,164 308,541 21158,622 28000,253 34522,370 Dòng ra % 0,055 1,333 9,061 0,493 33,842 45,324 55,676 663,457 % 0,018 0,673 64,047 0,436 17,086 82,260 17,740

Tên s n ph m ả CO2 CO H2 CH4 N2 C ngọ ị ấ - CO2 b h p thụ T ng c ng 62522,623 100,000 4104,944 100,000 ổ ộ

B ng VII.19. Cân b ng v t ch t t b mêtan hóa. thi ấ ở ế ị ằ ả ậ

Dòng vào

Kg/h % m3/h %

Tên nguyên li uệ CO2 CO H2 CH4 N2 T ng c ng 34,619 833,307 5665,164 308,541 21158,622 28000,253 0,123 2,976 20,233 1,102 75,566 100,000 1,333 50,929 4857,754 32,924 1293,471 6236,412 0,022 0,818 77,862 0,530 20,768 100,000 ổ ộ

Dòng ra

ẩ

m3/h 5033,347 1385,847

- H i n Tên s n ph m ả H2 N2 C ngọ c ơ ướ

Kg/h 5480,342 21158,622 26638,964 564,114 797,175 28000,253 % 19,572 75,566 95,138 2,015 2,847 100,000 56,267 91,185 6566,645 % 76,605 21,126 97,731 0,876 1,393 100,000 - CH4 T ng c ng ổ ộ

B ng VII.20. Cân b ng v t ch t c a tháp t ng h p NH

3.

ấ ủ ổ ợ ằ ả ậ

Dòng vào

Tên nguyên li uệ H2 N2 T ng c ng Kg/h 5480,342 21158,622 26638,964 m3/h 1010,267 276,565 1286,832 % 78,390 21,610 100,000 ổ ộ

ẩ

m3/h 89,212 2351,334 6217,615

Kg/h 570,357 1068,638 25000,000 26638,995 % 20,573 79,427 100,000 Dòng ra % 2,141 4,012 93,847 100,000 % 1,006 26,382 72,612 8657,615 100,000 Tên s n ph m ả N2 H2 NH3 T ng c ng ộ ổ

3.

B ng VII.21. Cân b ng v t ch t c a tháp tách NH ậ ấ ủ ằ ả

T ng c ng Kg/h 570,357 1068,638 25000,000 26638,995 m3/h 449,550 11780,641 32877,428 45107,619 % 1,006 26,382 72,612 100,000 Tên nguyên li uệ N2 H2 NH3 ộ ổ

Kg/h 25000,000 Dòng vào % 2,141 4,012 93,847 100,000 Dòng ra % 93,847 m3/h 29359,383 % 72,612

Tên s n ph m ẩ ả - NH3 s n ph m ả ẩ - Khí tu n hoàn ầ N2 H2 T ng c ng 570,357 1068,638 26638,995 2,141 4,012 100,000 402,762 10549,808 40311,952 1,006 26,382 100,000 ổ ộ

B ng VII.22. Cân b ng v t ch t cho toàn b h th ng. ộ ệ ố ả ằ ậ ấ

Dòng vào

T ng c ng Kg/h 13721,853 38003,531 27100,167 78825,551 m3/h 18917,300 47293,250 21043,226 87253,776 % 21,681 54,202 24,117 100,000 Tên nguyên li uệ nhiên - Khí t ự c - H i n ơ ướ - Không khí ộ ổ

ẩ

ướ

ư ị ấ

Tên s n ph m ả - N c ng ng t ụ - CO2 b h p th ụ - CH4 - NH3 s n ph m ả ẩ - khí tu n hoàn ầ T ng c ng Kg/h 16866,097 34522,370 797,175 25000,157 1638,995 78824,794 % 17,408 48,212 34,380 100,00 0 Dòng ra % 21,397 43,796 1,011 31,716 2,080 100,000 m3/h 20988,934 17575,117 1116,121 32941,451 12425,072 85046,695 % 24,679 20,665 1,312 38,733 14,611 100,000 ộ ổ

NG. ằ

B. CÂN B NG NHI T L B ng VII.23. Nhi ệ Ượ t dung đ ng áp c a các c u t ẳ ủ ệ ả ấ ử ụ ph thu c vào nhi ộ ệ t

đ .ộ

Cp (Kcal/mol.K)

C u tấ ử CH4 C2H6 H2 N2 O2 CO CO2 H2O (h) NH3 (k)

nhiên 6,73 + 10,2.10-3.T - 1,118.105.T-2 3,89 + 29,6.10-3.T 6,95 - 0,2.10-3.T + 0,48.10-6.T2 6,66 + 1,02.10-3.T 7,52 + 0,81.10-3 - 0,9.105.T-2 6,342 + 1,836.10-3.T 10,55 + 2,16.10-3.T - 2,04.105.T-2 7,2 + 2,7.10-3.T 7,12 + 6,09.10-3.T - 0,398.105.T-2 ng c a quá trình chuy n hóa khí t ủ ể ự t l ệ ượ ằ

ợ

ng thi t b reforming s c p ệ ượ ở ế ị ơ ấ :

VII.6. Cân b ng nhi thành khí t ng h p. ổ VII.6.1. Cân b ng nhi ng nhi a. L t l ằ t mang vào: ệ ượ

 Nhi nhiên mang vào. ệ ỗ ự

(cid:215) (cid:215) Kcal/h. t do h n h p h i-khí t ơ ợ = TCGQ 1 1

Trong đó:

ng h n h p h i - khí t nhiên, kg/h. ợ ỗ ự

nhiên, Kcal/kg.K ợ ơ ự

t trung bình c a h n h p h i - khí t 0C. ố ượ ơ ủ ỗ ệ t đ h n h p h i - khí mang vào, ơ ợ

ệ ộ ỗ 1 = 129775,419 kg/h.

G1: Kh i l C1: T nhi ỉ TV: Nhi V i Gớ TV = 773 K. * Tính C1: B ng VII.24. T nhi t c a các c u t 773 K (500

0C).

ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

C u tấ ử CH4 C2H6 N2 H2O Cp (Kcal/mol.K) 14,428 26,771 7,449 9,287 Cp (Kcal/kg.K) 0,902 0,893 0,260 0,516

pi - t nhi ỉ

t c a các c u t , Kcal/kg.K

ấ ử ng c a các c u t ệ ủ ố ượ ẩ ử ủ (theo b ng 10). ả

C1 = Cpi.mi V i: Cớ mi - % kh i l V y:ậ

256,0

893,0

00196

2600

00731

= 902,0C1

,0 =

(cid:215) (cid:215) (cid:215)

73472

614,0

5160 =

(cid:215) Kcal/kg.K

273,429

0,614

129775,419

773

(cid:215) (cid:215) Kcal/h.

Q1  Nhi

t do đ t cháy x (kg/h) khí t nhiên to ra: ệ ự ả

ố (cid:215)=

Trong đó:

Q: nhi ệ ố t cháy th p c a khí đ t cháy v i không khí trong đèn đ t, ủ ấ ớ ố

Kcal/kg

119,700

113,717

4CH

6H2C

(cid:215) (cid:215)

4, C2H6 trong h n h p khí t

4CH H,

6H2C nhiên, m3/h.

l n l t là l ng CH ầ ượ ượ ợ ỗ ự V i ớ

119,700

70,000

113,717

0,536

8439,952

(cid:215) (cid:215) Kcal/kg

8439,952

(cid:215) V y Kcal/h. ậ

ng nhi b. L t mang ra:

Q Suy ra: = Q2 ệ

ượ

 Hi u ng nhi ệ ứ ệ ủ t c a ph n ng: (Q ả ứ

Hi u ng nhi t c a ph n ng đ c xác đ nh b ng chênh l ch nhi ượ ệ ệ t

th i đi m cu i và c a h n h p ban đ u. ả ứ ể ầ ố ị ủ ỗ ằ ợ

ệ ứ t o thành các h p ch t ạ = - (cid:229) (cid:229) ệ ủ ấ ở ờ Q ợ Q

B ng VII.25. Nhi ả ệ ạ t t o thành c a các c u t ủ đi u ki n chu n. ệ ẩ

Kcal/mol 57798,000 94052,000 26416,000 17889,000 20236,000 0,000 0,000 0,000 ấ ử ở ề Kcal/m3 2580,268 4198,750 1179,286 798,616 903,393 0,000 0,000 0,000 Kcal/kg 3211,000 2137,545 943,429 1118,063 1190,353 0,000 0,000 0,000

(

)

C u tấ ử H2O CO2 CO CH4 C2H6 H2 N2 O2 NH3

2137,545

23,164

1118,063

51,549 )

943,429 -=

(cid:215) - (cid:215) (cid:215)

49,372 ( + 258,127

000,

893,200

3211

134318

790,

3 âm ch ng t

(cid:215) - Kcal/h.

ph n ng thu nhi t. Giá tr Qị ứ ỏ ả ứ ệ

 Nhi ợ ỗ

4 = 51725,572 kg/h.

(cid:215) (cid:215) t do h n h p h i - khí mang ra (Q ơ ệ rTCGQ 4

ng h n h p h i khí mang ra, G ơ ỗ ợ

t trung bình c a h n h p h i khí mang ra, Kcal/kg.K ơ ợ

ợ

Trong đó: G4: L ượ C4: T nhi ỉ ủ ỗ ệ Tr: Nhi t đ h n h p h i khí mang ra, K ơ ệ ộ ỗ Tr = 1123 K (850 0C) * Tính C4:

B ng VII.26. T nhi t c a các c u t 1123 K (850

0C)

ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

C u tấ ử

CO2 CO H2O CH4 N2 H2 Cp (Kcal/mol.K) 12,814 8,404 10,232 18,096 7,805 7,331 Cp (Kcal/kg.K) 0,291 0,300 0,568 1,131 0,279 3,666

0,18057

0,18853

0,279

0,291 +

0,300 +

0,00731 =

(cid:215) (cid:215) (cid:215)

46577

08472

131,1

740,0

666,3 =

568,0 =

(cid:215) (cid:215) (cid:215) Kcal/kg.K

273,43

0,740

1123

227225,799

C4 07310 Q4

(cid:215) (cid:215) Kcal/h

 Nhi t do khói lò mang ra (Q ệ

TCxGQ k k

(cid:215) (cid:215) (cid:215)

ng c a khói lò, kg/h .

ẩ

ượ ỉ

ố ượ ủ ng s n ph m cháy, kg/h. ả t c a khói lò, Kcal/kg.K ệ ủ t đ khói lò, K ệ ộ

3/m3

Trong đó: Gk: kh i l x: l Ck: t nhi Tk: nhi Các ph n ng cháy c a hyđrô cacbon: ả ứ ủ

CH + 2O 4 2 + 2H CO O C + 3,5O H 2 2 2 6 2 O + 3H 2CO 2 2 2, không khí khi đ t cháy khí, m +.Tiêu hao lý thuy t c a O ế ủ ố

L ng s n ph m cháy ả

ượ Không khí CO2 ẩ H2O N2

Tiêu hao, m3/m3 C u tấ ử CH4 C2H6 O2 2 3,5 9,52 16,66 1 2 7,52 13,16 2 3

3 khí.

+. Tiêu hao th c t x s n ph m cháy t o thành khi đ t cháy 1m ự ế ả ẩ ạ ố

C u tấ ử CH4 C2H6 CO2 0,98 0,008 H2O 1,96 0,016

0,988 1,976

ổ

T ngổ T ng c ng ọ %V 9,447 18,895 N2 7,373 0,105 0,016 7,494 10,458 71,658

ng: ổ ơ

Đ i đ n v ra kh i l ố ượ ị m3/h 0,988 1,976 7,494 10,458 C u tấ ử CO2 H2O N2 T ng c ng %V 9,447 18,895 71,658 100,000 Kg/h 1,941 1,588 9,368 12,897 % m 15,050 12,313 72,637 100,000 ộ ổ

B ng VII.27. T nhi t c a các c u t nhi t đ khói lò ả ỉ ệ ủ ấ ử ả s n ph m cháy ẩ ở ệ ộ

C u tấ ử CO2 H2O N2 Cp(Kcal/mol.K) Cp(Kcal/kg.K) 13,638 11,177 8,162 0,310 0,621 0,292

ệ ủ

0,12313

0,72637

0,335

(cid:215) (cid:215) (cid:215) T nhi ỉ = 0,310 0,621 Kcal/kg.K

0,292 =

12,897

0,335

1473

6364,089

)

t c a khói lò: 0,15050 = (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) Kcal/h. V y ậ

Q5  Nhi ệ = Q 0,05

6) 8439,952

(cid:215) (cid:215) (cid:215) t m t mát ra môi tr 0,05 ng xung quanh (Q ườ ( 129775,419

421,998

6 Q6  Ph

(cid:215) ấ ( + QQ 1 + 6488,771

ươ ệ

ằ = t: +

1 2 8439,952

129775,419

227225,799

(cid:215) ng trình cân b ng nhi + QQQQQQ 5 3 4 + 134318,79 Hay

6364,089

+(cid:215) x

421,998

+ 6488,771 x =

144,061

(cid:215)

Gi i ra ta có: kg/h. ả

B ng VII.28. Cân b ng nhi t b reforming s c p. thi ng t l ằ ả ệ ượ ở ế ị ơ ấ

Nhi t vào Nhi

ệ Q1 Q2 Kcal/h 129775,419 1215870,452

T ng c ng 1345645,871 t raệ Q3 Q4 Q5 Q6 T ng c ng Kcal/h 134318,790 227225,799 916818,931 67282,351 1345645,291 ộ ổ ộ ổ

thi ế ị ứ ấ : t b reforming th c p

VII.6.2. Cân b ng nhi ng nhi a. L t ằ ệ ở t mang vào: ệ ượ

 Nhi ệ ợ

ỗ = (cid:215) (cid:215) t do h n h p h i khí mang vào (Q ơ TCGQ V 1

ng h n h p h i - khí mang vào, kg/h. ỗ ợ ơ

t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ ệ ủ ỗ

ợ

0,740

1123

227225,799

(cid:215) (cid:215) Kcal/h.

TCG V

t do không khí mang vào (Q = (cid:215) (cid:215) Trong đó: G1: kh i l ố ượ G1 = 273,430 kg/h. C1 : T nhi ỉ C1 = 0,740 Kcal/kg.K t đ vào c a h n h p, K Tv : nhi ủ ỗ ệ ộ Tv = 1123 K Q1 273,430  Nhi ệ Q Kcal/h.

v = 966 K (6930C).

ng không khí c p vào thi ấ ượ ế ị

ệ ộ ầ

t trung bình cua không khí, Kcal/kg.K ệ

Trong đó: G2: l t b , kg/h. G2 = 143,256 kg/h (79% N2 và 21% O2) Tv: Nhi t đ đ u không khí vào, T C1: T nhi ỉ * Tính C1: B ng VII.29. T nhi t c a các c u t 693 K. ấ ử ở ệ ủ ả ỉ

C u tấ ử N2 O2 Cp(Kcal/mol.K) 7,645 8,206 Cp(Kcal/kg.K) 0,273 0,250

0,273

0,790

0,210

0,268

0,250 =

(cid:215) (cid:215) Kcal/kg.K

143,256

0,268

37087,259

966

C1 Suy ra: = Q2

(cid:215) (cid:215) Kcal/h. V y ậ

)

 Hi u ng nhi ệ ệ ứ = - (cid:229) (cid:229) t (Q Q

C 49,372

51,138

88,109

943,429

)

51,549 )

Kcal/h. ( + (cid:215) - (cid:215) -

164,23

1118

063,

d 2137,545 ( 986,139

3211

358,127

000,

(cid:215) - (cid:215) -

54739

926,

( = Q3 ( 631,1 = Kcal/h.

b.L ng nhi t mang ra: ượ ệ

t do h n h p h i khí mang ra (Q ơ ợ

(cid:215) (cid:215) Kcal/h.  Nhi ỗ ệ = TCGQ r 4

Trong đó:

4 = 416,680 kg/h.

G4: Kh i l ố ượ ng h n h p đi ra, G ợ ỗ

t trung bình c a h n h p h i - khí , Kcal/kg.K ợ ủ ỗ ơ

r = 1273 K (1000 0C)

C4: T nhi ỉ Tr: Nhi ệ t đ khí ra, T ệ ộ

0C).

* Tính C1: B ng VII.30. T nhi t c a các c u t 1273 K (1000 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

Cp(Kcal/mol.K) Cp(Kcal/kg.K)

C u tấ ử CO2 CO H2 CH4 N2 H2O 13,174 8,679 7,473 19,646 7,958 10,637 0,299 0,310 3,736 1,228 0,284 0,591

+ + + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) 0,0575 0,00392 0,299 0,310 0,12273 0,21145

3,736 + 1,128 + (cid:215) (cid:215) 0,284 0,26843 0,591 0,33595

Suy ra: = C1 = 0,597 = = (cid:215) (cid:215) Kcal/kg.K 416,680 0,597 1273 316668,883 Kcal/h. V y: ậ

ng xung quanh (Q ườ

3 +

+ - Q4  Nhi ệ Q t m t mát ra môi tr ấ = + QQQQ

= + - 227225,799 37087,259 54739,926 316668,883

= 2384,101 Kcal/h.

B ng VII.31. Cân b ng nhi t ằ ả thi ệ ở ế ị t b reforming th c p ứ ấ

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Tên g iọ Q4 Q5 Kcal/h 316668,883 2384,101

T ng c ng Kcal/h 227225,799 37087,259 54739,926 314284,782 T ng c ng 314284,782 Tên g iọ Q1 Q2 Q3 ộ ổ ộ ổ

t ằ ệ ở ệ ố ổ h th ng chuy n hóa và tinh ch khí t ng ể ế

VII.7. Cân b ng nhi h p:ợ VII.7.1. Cân b ng nhi thi t b chuy n hoá CO nhi t đ cao. ằ t ệ ở ế ị ể ệ ộ

a. L ng nhi t mang vào: ượ ệ

 Nhi ệ ợ ơ

ỗ = (cid:215) (cid:215) Kcal/h. t do h n h p h i - khí mang vào (Q TCGQ V 1

1 = 416,680 kg/h.

Trong đó:

ượ ợ ỗ

ng h n h p khí mang vào, G t đ đ u vào, T

V = 593 K (320 0C) ợ ủ ỗ

t trung bình c a h n h p khí, Kcal/kg.K ệ ộ ầ ệ

0C).

G1: L TV: nhi C1: T nhi ỉ * Tính C1: B ng VII.32. T nhi t c a các c u t 593 K (320 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

C u tấ ử CO2 CO H2 CH4 N2 H2O Cp(Kcal/mol.K) 11,251 7,431 7,000 12,461 7,265 8,801 Cp(Kcal/kg.K) 0,256 0,265 3,500 0,779 0,259 0,489

+ + + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) 0,21145 0,12273 0,265 0,256 3,500 0,05752 0,259 0,26843

+ + (cid:215) (cid:215) 0,779 0,00391 0,489 0,33596 Suy ra: = C1

0,=

= (cid:215) (cid:215) 0,526 593 129969,992 Kcal/kg.K = 416,680 Kcal/h. V y: ậ

526 Q1  Nhi ệ

(

- (cid:229) (cid:229) t ph n ng (Q ả ứ Q Kcal/h.

)

2) cQ 2317,545

2 51,138

( 120,367

= ) Q d + = + (cid:215) - (cid:215) - 88,109

+ (cid:215) - 44,055 ( 111,665 139,986 943,429 ) 3211,000 Q2

= 27940 ,771 Kcal/h.

b. L ng nhi t mang ra: ượ ệ

 Nhi ệ

(cid:215) (cid:215) t do h n h p khí mang ra. Q ỗ ợ = TCG r Kcal/h.

1 = 416,680 kg/h.

Trong đó:

ợ

r = 693 K (420 0C) t trung bình c a h n h p khí, Kcal/kg.K

ng h n h p khí mang ra, G t đ đ u ra, T

G3: L Tr: nhi C3: T nhi ỉ ỗ ượ ệ ộ ầ ệ ủ ỗ ợ

Tính C3:

0C).

B ng VII.33. T nhi t c a các c u t 593 K (320 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

C u tấ ử CO2 CO H2 CH4 N2 H2O Cp(Kcal/mol.K) 11,616 7,616 7,042 13,568 7,634 9,072 Cp(Kcal/kg.K) 0,264 0,272 3,521 0,848 0,263 0,504

= + + + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) 0,264 0,28888 0,272 3,521 0,06507 0,848 0,26844

0,10573 + (cid:215) (cid:215) 00327 263,0 ,0 504,0 ,0 26861 C3

= (cid:215) (cid:215) Cp(Kcal/kg.K) 416,681 0,543 693 156796,644 Kcal/h. V y ậ

ng xung quanh.

t m t mát ra môi tr + = - 543,0= = Q3  Nhi = Q ệ ấ QQQ ườ 1114,119 Kcal/h.

B ng VII.34. Cân b ng nhi t b chuy n hoá CO nhi t t đ cao. ằ ả thi ệ ở ế ị ể ệ ộ

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Tên g iọ

Tên g iọ Q1 Q2 T ng c ng Kcal/h 129969,992 27940,771 157910,763 Kcal/h 156796,644 1114,119 157910,763 ộ ổ Q3 Q4 T ng c ng ổ ộ

thi t b chuyên hoá CO nhi ế ị ệ ộ ấ : t đ th p

VII.7.2. Cân b ng nhi ng nhi a. L t ằ ệ ở t mang vào: ệ ượ

1):

 Nhi t do h n h p h i khí mang vào (Q ơ

= (cid:215) (cid:215) Kcal/h. ệ ợ ỗ TCGQ V 1

1 = 416,681 kg/h.

Trong đó: G1: L ng h n h p h i khí mang vào, G ượ ợ ỗ ơ

v = 473 K (200 0C).

C1: T nhi ỉ TV: Nhi ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ ủ ỗ ợ ủ ỗ

0C).

* Tính C1: B ng VII.35. T nhi t c a các c u t 473 K (200 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

Cp(Kcal/mol.K) Cp(Kcal/kg.K)

10,660 7,210 6,963 11,055 7,142 8,177 + 0,242 0,258 3,482 0,691 0,255 0,471 + + = + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) C u tấ ử CO2 CO H2 CH4 N2 H2O 0,28887 0,242 0,258 3,482 0,255 0,26843

0,10573 + 0,06507 + (cid:215) (cid:215) 00391 691,0 ,0 0471 ,0 26799

(

)

= (cid:215) (cid:215) 0,521 473 102683,949 Kcal/h. V y: ậ

2): 2137,545

(

+ + (cid:215) - (cid:215) - C1 = 0,521 Kcal/kg.K = Q1 416,681  Nhi ệ ( = 182,674 44,055 943.429

t ph n ng (Q ả ứ ) 120,367 + (cid:215) - 86,176 4,405 ) 3211,000 111,65

= Kcal/h.

ng nhi t mang ra: b. L Q2 12775,917 ượ ệ

3):

 Nhi t do h n h p h i khí mang ra (Q ơ ợ ỗ

= (cid:215) (cid:215) ệ Q TCG r Kcal/h.

Trong đó:

1 = 416,681 kg/h.

ng h n h p h i khí mang vào, G ỗ ợ ơ

t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ

v = 493 K (220 0C).

G3: L ượ C3: T nhi ỉ Tr: Nhi ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ ủ ỗ ợ ủ ỗ ơ

0C).

* Tính C3: B ng VII.36. T nhi t c a các c u t 493 K (220 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

Cp(Kcal/mol.K) 10,776 7,247 6,968 11,299 7,163 8,531 + Cp(Kcal/kg.K) 0,245 0,259 3,484 0,706 0,256 0,474 + + = + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) C u tấ ử CO2 CO H2 CH4 N2 H2O 0,4384 0,01057 3,484 0,256 0,07187 0,245 0,259 C 0,26843

3 706,0 = 0,530

+ + (cid:215) (cid:215) ,0 00391 0471 ,0 20682

= (cid:215) (cid:215) Q Kcal/kg.K = 416,681 0,530 493 108874,578 Kcal/h. V y: ậ

 Nhi ệ ấ

4): +

= - t m t mát (Q Q

4 102683,949

3 108874,578

= QQQ + = - 12775,917 6585,288 Kcal/h. Q4

ng thi ằ t l ệ ượ ở ế ị t b chuy n hoá nhi ể ệ ộ t đ

B ng VII.37. Cân b ng nhi ả th p.ấ

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Tên g iọ Q1 Q2 Kcal/h 102683,949 12775,917 Tên g iọ Q3 Q4 Kcal/h 108874,578 6585,288

T ng c ng 115459,866 T ng c ng 115459,866 ộ ổ ổ ộ

thi t b tách CO

2:

ế ị

VII.7.3. Cân b ng nhi ng nhi a. L t ệ ở ằ t mang vào: ệ ượ

1):

 Nhi t do h n h p h i - khí mang vào (Q ơ

= (cid:215) (cid:215) Kcal/h. ợ ỗ ệ TCGQ V 1

1 = 330,505 kg/h.

ng h n h p h i - khí mang vào, G ợ ỗ ơ

v = 298 K (25 0C).

ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ t trung bình c a h n h p h i - khí, Kcal/kg.K ợ ơ ủ ỗ ợ ủ ỗ

0C).

Trong đó: G1: L ượ C1: T nhi ỉ TV: Nhi * Tính C1: B ng VII.38. T nhi t c a các c u t 298 K (25 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

C u tấ ử CO2 Cp(Kcal/mol.K) 8,807 Cp(Kcal/kg.K) 0,200

CO H2 N2 CH4 6,880 6,933 6,959 8,416 0,246 3,466 0,249 0,526

+ = + + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) 0,200 0,55271 0,246 0,01333 3,466 0,09061 0,249 0,33842 C 1

+ (cid:215) 526,0 ,0 00493

= (cid:215) (cid:215) 0,515 ,505 330 298 50722 ,602 Kcal/h. V y: ậ

t mang ra: b. L = 0,515 Kcal/kg.K = Q1 ng nhi ệ ượ

3):

 Nhi t do h n h p h i khí mang ra (Q ơ ỗ ợ

= (cid:215) (cid:215) ệ Q TCG r Kcal/h.

1 = 148,014 kg/h.

ng h n h p h i khí mang vào, G ợ ỗ ơ

v = 298 K (25 0C).

t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ

ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ ủ ỗ ợ ủ ỗ ơ

+ + + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) Trong đó: G2: L ượ C2: T nhi ỉ Tr: Nhi * Tính C2: = C ,0 02976 0,246 0,20233 466,3 ,0 75566 0,249 ,0 01102 0,526

+ (cid:215) 200,0 ,0 00123

= 0,903

Kcal/kg.K = = (cid:215) (cid:215) ,014 148 Q 0,903 298 39829 679, Kcal/h. V y: ậ

3): 50722

(cid:215) (cid:215) ệ 0,03  Nhi = Q t m t mát (Q = 0,03 ,602

= ấ Q 1 1521,678 Kcal/h.

ụ 4:

t h p th Q ệ ấ = - -  Nhi Q QQQ

4 = = - - 50722 ,602 39829,679 1521,678 9371,245 Kcal/h.

B ng VII.39. Cân b ng nhi thi t b tách CO ng t l

2.

ằ ả ệ ượ ở ế ị

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Tên g iọ Q1 Kcal/h 50722,602

Tên g iọ Q2 Q3 Q4 Kcal/h 39829,679 1521,678 9375,245

T ng c ng 50722,602 T ng c ng 50722,602 ổ ộ ộ ổ

ng thi t b mêtan hoá: ệ ượ ở ế ị

VII.7.4. Cân b ng nhi ng nhi a. L t l ằ t mang vào: ệ ượ

1):

 Nhi t do h n h p h i - khí mang vào (Q ơ

= (cid:215) (cid:215) Kcal/h. ệ ợ ỗ TCGQ V 1

1 = 148,014 kg/h.

ng h n h p h i khí mang vào, G ợ ỗ ơ

v = 563 K (290 0C).

ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ ủ ỗ ợ ủ ỗ

0C).

Trong đó: G1: L ượ C1: T nhi ỉ TV: Nhi * Tính C1: B ng VII.40. T nhi t c a các c u t 298 K (25 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

Cp(Kcal/mol.K) Cp(Kcal/kg.K)

C u tấ ử CO2 CO H2 N2 CH4 11,122 7,376 6,990 7,234 12,120 0,253 0,263 3,495 0,258 0,757

= + + + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) 0,253 0,00123 0,263 3,495 0,20233 0,258 0,75566 C 1 0,02976 + (cid:215) 757,0 ,0 01102

(

= (cid:215) (cid:215) 0,919 563 76582 ,000 Kcal/h.

2): 405,4

+ - (cid:215) - (cid:215) - (cid:215) = 0,919 Kcal/kg.K = Q1 148 ,014 V y: ậ  Nhi ệ = 982,2 t ph n ng (Q ả ứ 3211 000, 063, 214,4 943.429

) 631,1 183,0

(cid:215) - 1118 2137 545, = Kcal/h.

3):

b. L Q2 7916,183 ượ

ỗ ợ

= (cid:215) (cid:215) ng nhi t mang ra: ệ  Nhi t do h n h p h i khí mang ra (Q ệ ơ Q TCG r Kcal/h.

1 = 148,014 kg/h.

ng h n h p h i khí mang vào, G ỗ ợ ơ

v = 603 K (330 0C).

t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ

ơ ệ t đ ra c a h n h p h i - khí, T ệ ộ ủ ỗ ợ ủ ỗ ơ

Trong đó: G3: L ượ C3: T nhi ỉ Tr: Nhi * Tính C3:

0C).

B ng VII.41. T nhi t c a các c u t 293 K (25 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

Cp(Kcal/mol.K) Cp(Kcal/kg.K)

= + + + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) C u tấ ử H2 CH4 N2 H2O 0,75566 7,004 12,573 7,275 8,828 0,19572 3,502 0,786 0,260 0,490 0,02015 0,260 C 3 ,502 0 ,490 0,786 0,02847

+ + (cid:215) (cid:215) 706,0 ,0 00391 0471 ,0 20682

= 0,914

Kcal/kg.K = = (cid:215) (cid:215) Q ,014 148 0,914 360 81576 ,732 Kcal/h. V y: ậ

 Nhi ệ ấ

4) QQQ

t m t mát (Q = + - Q

2 2921,451

4 Q4

= Kcal/h.

B ng VII.42. Cân b ng nhi thi ng t b mêtan hoá. t l ằ ả ệ ượ ở ế ị

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Tên g iọ

Q3 Q4

Kcal/h 76582,000 7916,183 84498,183 T ng c ng Kcal/h 81576,732 2921,451 84498,183 ộ ổ

Tên g iọ Q1 Q2 T ngổ c ngộ

3

ằ h th ng t ng h p NH ổ

ợ tháp t ng h p NH

3.

ệ ở ệ ố ng ệ ượ ở ợ ổ

VII.8. Cân b ng nhi VII.8.1. Cân b ng nhi ng nhi a. L t l ằ t mang vào: ệ ượ

1):

 Nhi t do h n h p h i - khí mang vào (Q ơ

= (cid:215) (cid:215) Kcal/h. ệ ợ ỗ TCGQ V 1

1 = 140,818 kg/h.

ng h n h p h i khí mang vào, G ợ ỗ ơ

v = 673 K (400 0C).

ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ ủ ỗ ợ ủ ỗ

0C).

Trong đó: G1: L ượ C1: T nhi ỉ TV: Nhi * Tính C1: B ng VII.43. T nhi t c a các c u t 293 K (25 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

C u tấ ử

H2 Cp(Kcal/mol.K) 7,033 Cp(Kcal/kg.K) 3,516

N2 7,346 0,262

= + (cid:215) (cid:215) 0,262 0,79427 516,3 0,20573 C 1

= (cid:215) (cid:215) ,818 0,931 673 88231 349, Kcal/h. V y: ậ

2): 8582

= 0,931 Kcal/kg.K = Q1 140  Nhi = = (cid:215) ệ 941,64 t ph n ng (Q ả ứ 155,132 278, Kcal/h.

b. L ng nhi t mang ra: Q2 ượ ệ

3):

 Nhi t do h n h p h i khí mang ra (Q ơ ợ ỗ

= (cid:215) (cid:215) ệ Q TCG r Kcal/h.

1 = 140,819 kg/h.

ng h n h p h i - khí mang vào, G ỗ ợ ơ

v = 803 K (530 0C).

t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ

ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ ủ ỗ ợ ủ ỗ ơ

Trong đó: G3: L ượ C3: T nhi ỉ Tr: Nhi * Tính C3: B ng VII.44. T nhi t c a các c u t 293 K (25 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

0C). Cp(Kcal/kg.K) 3,549 0,267 0,703

C u tấ ử H2 N2 NH3 Cp(Kcal/mol.K) 7,099 7,479 11,949

= + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) C 0,93847 0,703 3 ,549 0,04012 0 ,267 0,02141

= 0,808

Kcal/kg.K = = (cid:215) (cid:215) Q ,819 140 808,0 803 91366 747, Kcal/h. V y: ậ

ấ + - t m t mát (Q QQQ Kcal/h.

2 1 88231,349

 Nhi ệ = Q 4 = + = 8582,278 - 91366,747 5446,880 Kcal/h. Q4

B ng VII.45. Cân b ng nhi ng tháp t ng h p NH ằ ả t l ệ ượ ở ổ ợ

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

T ng c ng Kcal/h 88231,349 8582,278 96813,627 Tên g iọ Q3 Q4 T ng c ng Kcal/h 91366,747 5446,880 96813,627 Tên g iọ Q1 Q2 ộ ổ ổ ộ

tháp tách NH

3.

VII.8.2. Cân b ng nhi ng nhi a. L t ằ ệ ở t mang vào: ệ ượ

1):

 Nhi t do h n h p h i - khí mang vào (Q ơ

= (cid:215) (cid:215) Kcal/h. ợ ỗ ệ TCGQ V 1

1 = 140,819 kg/h.

ng h n h p h i khí mang vào, G ỗ ợ ơ

v = 268 K (-5 0C).

Trong đó: G1: L ượ C1: T nhi ỉ TV: Nhi ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ ủ ỗ ợ ủ ỗ

0C).

* Tính C1: B ng VII.46. T nhi t c a các c u t 293 K (25 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

C u tấ ử H2 N2 NH3 Cp(Kcal/mol.K) 6,931 6,933 7,906 Cp(Kcal/kg.K) 3,465 0,248 0,465

= + + (cid:215) (cid:215) (cid:215) 0,04012 3,465 ,0 02141 0,248 0,93847 0,465 C 1

= (cid:215) (cid:215) = 0,581 = 140 Kcal/kg.K ,819 0,581 268 21926 645, Kcal/h. V y: ậ

Q1 ng nhi b. L t mang ra: ượ ệ

2):

 Nhi t do h n h p h i - khí mang ra (Q ỗ ợ ơ

= (cid:215) (cid:215) ệ Q TCG r Kcal/h.

1 = 140,819 kg/h.

ng h n h p h i khí mang vào, G ỗ ợ ơ

r = 240 K (-33 0C).

t trung bình c a h n h p h i khí, Kcal/kg.K ợ ơ

ệ t đ vào c a h n h p h i - khí, T ệ ộ ủ ỗ ợ ủ ỗ ơ

Trong đó: G2: L ượ C2: T nhi ỉ Tr: Nhi * Tính C1: B ng VII.57. T nhi t c a các c u t 293 K (25 ả ỉ ệ ủ ấ ử ở

0C). Cp(Kcal/kg.K) 3,465 0,247

C u tấ ử H2 N2 Cp(Kcal/mol.K) 6,930 6,905

8,211 0,483 + + NH3 = (cid:215) (cid:215) (cid:215) 0,04012 3,465 ,0 02141 0,247 0,93847 0,483 C

= (cid:215) (cid:215) 240 20176 546, Kcal/kg.K ,819 0,597 Kcal/h. V y: ậ

ệ ườ

3) 099,

= ng xung quanh (Q = - - = 0,597 = Q2 140  Nhi = Q t m t mát ra môi tr 645, 21926 1750 546, 20176 Kcal/h. ấ QQ 1

B ng VII.48. Cân b ng nhi thi t b tách NH ằ ả t ệ ở ế ị

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Tên g iọ Q1 Kcal/h 21926,645

T ng c ng 21926,645 Tên g iọ Q2 Q3 T ng c ng Kcal/h 20176,546 1750,099 21926,645 ổ ọ ổ ọ

ệ ằ

VII.9. Hi u ch nh cân b ng nhi ỉ t l B ng VII.52. Cân b ng nhi t l ệ ượ ng ng theo năng su t: thi ằ ả ấ t b reforming s c p ơ ấ ệ ượ ở ế ị

Nhi Nhi Kcal/h ệ

t vào Q1 Q2

Kcal/h 24550005,338 230009861,01 6

T ng c ng 25455986,355 t raệ Q3 Q4 Q5 Q6 T ng c ng 25409488,461 42984986,074 173437387,634 12728004,186 25455986,355 ộ ổ ổ ộ

B ng VII.53. Cân b ng nhi thi ng t l ằ ả ệ ượ ở ế ị t b reforming th c p ứ ấ

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Kcal/h

Tên g iọ Q4 Q5 59905202,973 451007,349

Tên g iọ Q1 Q2 Q3 T ng c ng Kcal/h 42984986,074 7015908,047 1035516,021 60356210,142 T ng c ng 60356210,142 ộ ổ ộ ổ

ng t l thi t b chuy n hóa CO nhi ằ ệ ượ ở ế ị ể ệ ộ t đ

B ng VII.54. Cân b ng nhi ả cao.

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Kcal/h

Tên g iọ Q1 Q2 T ng c ng Kcal/h 24586813,297 5285639,472 29872452,769 Tên g iọ Q3 Q4 T ng c ng 29661691,535 210761,234 29872452,769 ổ ộ ổ ộ

ng t l thi t b chuy n hóa CO nhi ằ ệ ượ ở ế ị ể ệ ộ t đ

B ng VII.55. Cân b ng nhi ả th p.ấ

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Kcal/h Tên g iọ

Tên g iọ Q1 Q2 T ng c ng Kcal/h 19425030,684 2416858,547 21841889,231 Q3 Q4 T ng c ng 20596130,544 1245758,687 12841889,231 ổ ộ ổ ộ

B ng VII.56. Cân b ng nhi thi t b tách CO ng t l

2.

ằ ả ệ ượ ở ế ị

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Kcal/h

Tên g iọ Q1 9434351,106

Kcal/h 7408412,889 283030,616 1742907,601 9434351,106 T ng c ng 9434351,106 T ng c ng Tên g iọ Q2 Q3 Q4 ộ ổ ộ ổ

B ng VII.57. Cân b ng nhi thi ng t b mêtan hóa t l ằ ả ệ ượ ở ế ị

Nhi t vào Nhi ệ t raệ

Tên g iọ Tên g iọ

Kcal/h 15432115,123 552659,650

Kcal/h 14487246,686 1497528,087 15984774,773 15984774,773 Q1 Q2 T ng c ng ổ ộ

Q3 Q4 T ngổ c ngộ

B ng VII.58. Cân b ng nhi ng t l tháp t ng h p NH

3.

ằ ả ệ ượ ở ổ ợ

t vào t raệ

Nhi ệ Tên g iọ Q1 Q2 Nhi Tên g iọ Q3 Q4 Kcal/h 3269689141,112 194924355,968

Kcal/h 315484458,31 4 307129038,76 7

T ng c ng 3464613497,080 T ng c ng 3464613497,080 ổ ộ ổ ộ

B ng VII.59. Cân b ng nhi ng t l tháp t ng h p NH

3.

ằ ả ệ ượ ở ợ ổ

t vào t raệ

Nhi ệ Tên g iọ Q1 Kcal/h 784676213,389

T ng c ng 784676213,389 Kcal/h 722046428,492 62629784,897 784676213,389 ộ ổ Nhi Tên g iọ Q2 Q3 T ng c ng ổ ộ

Ch ng VIII. Tính toán thi t k thi ươ ế ế t b ế ị

ổ ợ

3. Ch n tháp t ng h p lo i có 2 l p xúc tác, có trao đ i nhi

đ nh tháp. t VIII.1. Tính tháp t ng h p NH ổ ợ ọ ổ ệ ở ỉ

ạ c c b n c a tháp nh sau: Các kích th ướ ơ ả ủ ớ ư

ủ ủ

t b trao đ i nhi ệ

ườ ườ ườ ườ ườ

ề

t b làm vi c Thi Đ ng kính trong tháp: 1200 mm xúc tác: 1050 mm. Đ ng kính trong c a gi ỏ xúc tác: 1100 mm. Đ ng kính ngoài c a gi ỏ t: 400 mm. Đ ng kính thi ế ị ổ Đ ng kính trong ng trung tâm: 120 mm ố VIII.1.1. Tính chi u dày thân tháp t ng h p ợ . ệ ở ế ị ấ

0C. ư

làm vi c ch u áp su t trong P t đ trung bình 500 t đ c tính nh ổ áp su t 150 atm và nhi ệ ộ ấ ệ ụ ị ượ

[ σ2

Chi u dày thân tháp hình tr ề sau: (cid:215) = + S C m PD t t ] j - (cid:215) (cid:215) P t

t = 1,2 m

ủ ườ

: H s b n hàn thành hình tr theo ph ế ị ằ t b hàn b ng ụ ươ ng d c. Thi ọ

= 0,95

ế ị

ng b sung ph thu c vào đ ăn mòn, đ bào mòn và dung ộ ộ

ủ ứ = ng này tính theo công th c: C m.

ệ ố ổ ớ ậ ố ỉ

3 v n t c g là 0,06 1 = 1 mm.

‚ 20 năm. Ta có th l y C ộ 15 ể ấ

3 = 0,6 mm.

đây xem đ bào mòn r t nh có th ộ ở ấ ỏ ể

ủ ế ọ

3 theo gi

Trong đó: Dt: Đ ng kính trong c a tháp, m. Ch n Dọ j ệ ố ề ọ j tay b ng h quang đi n, ch n ệ ồ ằ t = 150 atm (15.106 N/m2). t b , P Pt: áp su t trong thi ấ C: Đ i l ộ ụ ổ ạ ượ sai c a chi u dày. Đ i l ạ ượ ề + + CCC 1 Trong đó: C1: H s b sung đ ăn mòn, v i thép CT mm/năm, th i gian làm vi c t ệ ừ ờ C2: H s b sung do bào mòn. ệ ố ổ 2 = 0. b qua, nên C ỏ C3: H s b sung do dung sai âm c a chi u dày. Ch n C ệ ố ổ Nh v y: ư ậ

i h n b n kéo, xác đ nh theo ớ ạ ề ị ủ ấ

]

[ σ

C = 1 + 0 + 0,6 = 1,6 mm. [s k]: ng su t cho phép c a thép CT ứ công th c:ứ (cid:215) = N/m2 ησ k η

Trong đó:

k: ng su t gi

3 nên s

k = 380.106

s đây ch n thép CT ứ ấ ớ ạ i h n b n kéo. ề ở ọ

N/m2.

k = 2,6

h ọ h i h n b n. Ch n ề

k: H s an toàn theo gi ớ ạ ọ h = 1 : H s đi u ch nh, ch n c]: ng su t cho phép c a thép CT

3 theo gi

h ỉ

i h n b n ch y, xác đ nh theo ệ ố ệ ố ề ấ ủ ớ ạ ề ả ị

(cid:215) [s ứ công th c:ứ ] =

[ σ

N/m2 ησ c η

c: ng su t gi

3 nên s

c = 240.106

s đây ch n thép CT Trong đó: ứ ấ ớ ạ i h n b n kéo. ề ở ọ

N/m2.

c = 1,5

h ọ h i h n b n. Ch n ề

c: H s an toàn theo gi ớ ạ ọ h : H s đi u ch nh, ch n

h = 1 ệ ố ệ ố ề ỉ

Thay s :ố

]

(cid:215) (cid:215) 380 10 = = (cid:215) σ =(cid:215) 1 146 10 [ N/m2 ησ k η 6,2

(cid:215) (cid:215) 240 10

]

= = (cid:215) σ =(cid:215) 1 160 10 [ N/m2 ησ c η 5,1

] }

]

ấ

= = (cid:215) ng su t cho phép c a v t li u: [ σ σ 146 10 N/m2

ủ ậ ệ ứ ] [ [ { = σ,cσMin b V y chi u dày thân tháp: ề ậ

(cid:215) (cid:215) - 15 10 = + = (cid:215) S 106,1 070,0 m. 1,2 6 (cid:215) - (cid:215) (cid:215) (cid:215) 10 2 146 95,0 15 10

Ch n S = 80 mm. ọ

] ) PCS O ) j

ể ứ ấ (cid:215) = £ σ N/m2 (cid:215) - (cid:215) Ki m tra ng su t c a thành thi ấ ủ [ ( -+ D t ( CS2 t b theo áp su t th . ử ế ị cσ 1,2

c xác đinh theo công th c: ượ ứ + P 1 ử = P tl

Trong đó: Po: áp su t th tính toán, đ ấ P N/m2 o V i: ớ

tlP : áp su t th thu l c, N/m ử 6 P 10 t

ỷ ự = ấ = = (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) 1,5 1,5 22,5 10 N/m2

c, N/m ủ ướ ỷ

= (cid:215) P 15 tl 1P : áp su t thu tĩnh c a n ấ 10 N/m2 1,345 P 1

= + = + = (cid:215) (cid:215) , 1 345 10 , 10522 , 485 23 N/m2. P o P 1 P tl

[ 1

Thay các giá tr vào công th c ki m tra ng su t: - - ấ 6 + (cid:215) (cid:215) (cid:215) - (cid:215) 10 = = σ 172,626 N/m2 - - ứ 1,6 3 (cid:215) (cid:215) - (cid:215) (cid:215) ị ( 80 2 10 ( 80 10 ứ 23,845 ) 3 0,95 ể ] ) 3 10 6 (cid:215) 10 1,6 10 240 =s = (cid:215) £ 626,172 200 10 N/m2 , cho nên tho mãn Ta th y: ấ ả

ề ệ ề

ắ

t b hình tr hàn đ t th ng đ ng làm vi c đi u ki n b n trên. Do đó ta ch n S = 80 mm. VIII.1.2. Tính n p, đáy thi ế ị ứ ụ ẳ ệ ở ọ áp su t cao, ch n ấ 2,1 ọ t b : ế ị ặ

V i thi ớ đáy bán c u.ầ

(đ ề ứ

hai n a t m. V t li u ch t o là thép CT ng ỗ ườ 3 có Chi u dày đáy bán c u xác đ nh theo công th c: Đáy có l ị dỗ t = 200 ,mm) hàn t ử ấ ậ ệ ế ạ ầ ừ

kính l [ú] = 146.106 (N/m2).

[ .8,3

= + S . C ,(m) - j s P.D t ] .k. D t h2 P

Trong đó:

ườ ế ị ủ t b ph n ng (m) ả ứ

]

j ệ : H s b n hàn c a m i hàn h ng tâm Dt : Đ ng kính trong c a thi P : áp su t làm vi c, N/m ố ủ ướ

s ớ ạ

c tính theo công th c: ấ ệ ố ề C : H s b sung ệ ố ổ [ : gi ệ ố ượ ứ

= -= 1k -= 1 0,833 k : H s không th nguyên và đ 0,200 1,200 i h n b n khi kéo. ề ứ td tD

áp su t làm vi c P = 15.10 ệ ấ

] [ σ P ng P

6 (N/m2) 6 146.10 6 15.10 ở ẫ ố ủ

j = = < · · (cid:215) (cid:215) k 0,833 0,95 7,702 30 Vì

ứ

t = 2.hb nên

ề c. Do đó chi u dày tính theo công th c:Vì D th b qua đ Nên đ i l ạ ượ ượ m u s c a công th c tính chi u dày đáy không ứ ể ỏ

= + S C ,m - P ề .PD ] t j .k.

[ 3,8. σ

+ = C S - 10.15.2,1 6 833,0 95,0. 10.15

. ,m

3 + 1,220 = 46,150 (mm)

= 146.8,3 + 042,0 10. C

ậ

1 = 1(mm) Ch n: C ọ C2 = 0(mm) C3 = 0,22(mm) V y S = 0,042.10 Chi u dày quy chu n S =50 (mm) ẩ Theo tính toán

ề

ở ả t b là 80mm. Đ đ m b o ể ả

trên, chi u dày thân thi ế ị ắ ề ệ

ườ ố ệ

c tính theo công th c [V-369] ề cho tháp làm vi c an toàn ta ch n chi u dày n p là 160 mm. ọ VIII.1.3. Đ ng kính ng d n nguyên li u vào, ra: ẫ * Đ ng kính ng d n đ ứ ẫ ượ ườ ố

= (m) dt w V .785,0

Trong đó:

th ủ ố ngườ

w T c đ trung bình c a khí đi trong ng, (m/s). Giá tr ị w ộ ố = 20 m/s. V: L u l

l y ấ w

3/s).

3/h.

ng th tích, (m ư ượ ể

ả

= = 0,023 d m. Do v y: ậ (cid:215) (cid:215) Theo b ng VII.20. ta có V =1286,832 m 1286,832 3600 0,785 20

ng kính ng d n s n ph m ra: ẩ

Qui chu n d = 50 mm. ẩ * Ch n đ ẫ ả ố ọ ườ Ch n d = 50 mm.

t b trao đ i nhi t đ nh tháp. VIII.1.4. Tính s ng c a thi ổ ệ ỉ ọ ủ ố ố

ố ố

ứ - ,m

t có d = 40 ng xuyên tâm, b = 2.a + 1. t tính theo công th c: ệ d4)1b(tD ng kính ngoài c a ng, Ch n ng truy n nhi ủ ố ọ ố ề ệ ế ị Ta có: n =3.a.(a +1) + 1 Trong đó: n : là t ng s ng. ổ a : là s hình 6 c nh. ạ ố b : là s ng trên đ ố ố ườ Đ ng kính ph n trao đ i nhi ầ ổ ườ (cid:215)= (cid:215)+ V i d: là đ ườ ớ

mm.

ướ ố

( dtrong= 30 mm) t: b c ng, ch n t =1,4.d. ọ D = 0,4 m Suy ra: b = 5,286 ( ng)ố Qui chu n b = 7 ( ng) ẩ ố

Suy ra: a = 3 ( ng)ố V y n = 37 ( ng). ậ ố

ề ổ ủ ợ

3 ra kh i tháp ỏ

thi Gi ể ả ồ ộ

ồ ứ ấ ỏ ớ

3 vào tháp là 3,5% và n ng đ NH 3 ra kh i l p xúc tác th nh t là 10%. 3/h.

3/m3 xúc tác.h, tính theo

ộ ế là 17,3% và n ng đ NH Ta có l ng h n h p khí vào tháp theo b ng là: 1286,832 m VIII.1.5. Tính chi u cao c a tháp t ng h p: 5.1. Th tích t ng l p xúc tác: ớ ừ t: N ng đ NH ồ ỗ ộ ợ ượ

ấ ả ằ = (cid:215) (cid:215) (cid:215) + Năng su t riêng c a tháp tính b ng kg NH ủ 0,77 δaV g ứ

-1

ủ ấ

3/m3.h, ch n V = 25000 m

công th c: Trong đó: * g: Năng su t riêng c a tháp. * V: T c đ không gian, h ố ộ Trong công nghiêp th ng duy trì t c đ không gian kho ng 20000 ả ườ ộ

đ n 50000 m ế ọ

0: n ng đ NH V i yớ ộ ồ y1: n ng đ NH ộ ồ * d : Đ gi m th tích h n h p khí do ph n ng, xác đ nh theo ộ ả

3 vào tháp, % 3 ra kh i tháp, % ỏ ợ

* a: Ph n NH ố 3/m3.h 3 t o thành tính theo công th c: ầ ứ - = a ạ y 1 100 y 0 + y

ả ứ ể ỗ ị

công th c:ứ

= δ + + 100 100 y 0 y 1

+ Th tích l p xúc tác tính theo công th c: ứ ể ớ

= m3 Vxt

ng NH G g 3 t o thành qua quá trình, kg/h. ượ

G là l ạ *V i l p xúc tác th nh t: ớ ớ - = = a 063,0

= = δ 941,0 ứ ấ 10 100 100 100 = = (cid:215) (cid:215) (cid:215) g 0,941 25000 kg NH3/m3 xúc tác.h

1141,198 ứ ấ (cid:215)

(cid:215) 5,3 + 3,5 + 5,3 + 10 0,063 ớ = 1286,832 83,644 = 703,20 1731 ,682 ng NH = V = G kg/h.

0,77 Suy ra: 3 t o thành qua l p xúc tác th nh t: + L ạ ượ 6,5% 644,83 + Th tích l p xúc tác th nh t: ớ ể ứ ấ

= = = 517,1 m3 Vxt1 G g 682, 198,

ớ ớ - = = 066,0 a

= = 938,0 δ

= = (cid:215) (cid:215) (cid:215) 1191,729 0,938 0,066 kg NH3/m3 xúc tác.h

(cid:215) 3,938

(cid:215) 1731 1141 * V i l p xúc tác th 2: ứ 3,17 10 + 100 10 + 100 10 + 100 17,3 0,77 25000 3 t o thành: ạ = ,3%7V = G 938,93 9 1944 ,813 kg/h.

ậ ể

= = = 632,1 m3 Vxt2 g Suy ra: L ng NH ượ V y th tích l p xúc tác th 2: ớ G g 1944 1191

ớ ề

3,14

)

ứ ấ ệ ớ 2 - (cid:215) = 1286,832 = 703,20 ứ 813, 729, 5.2. Chi u cao t ng l p xúc tác: ừ + Di n tích m t c t ngang l p xúc tác th nh t: ặ ắ = S 1

ớ

t, r = 225 mm.

r 1 V i R: Bán kính trong gi ỏ r1: Bán kính ngoài c a thi ủ 2 3,14 (0,525 V y:

= = - (cid:215) ế ị 2 225,0 ổ 0,707 ) xúc tác, R = 525 mm t b trao đ i nhi ệ m2. ậ

ệ ứ

2 = 65 mm.

- (cid:215) + Di n tích m t c t ngang c a l p xúc tác th hai: (R 3,14 ) S 1 ặ ắ = S ủ ớ 2 2 r 2

V i rớ 2: bán kính ngoài ng trung tâm, r ố

= = - (cid:215) S 3,14 (0,525 065,0 ) 0,852 m2 V y: ậ

= = 2 ,155 + Chi u cao l p xúc tác th nh t: m. ứ ấ ề ớ h xt1 1,517 0,707

= = 1,915 + Chi u cao l p xúc tác th hai: m. ứ ề ớ h xt2 1,632 0,852

+++

ề

xt1

xt2

l 1

h m.

ề ứ ấ ớ

ủ ớ ề ọ

ứ ề

ủ ớ ứ ề ọ

ọ

ớ xúc tác và n p, ch n l ắ ọ 2 = 0,2 m.

5.3. Chi u cao toàn tháp: = hH Trong đó: hxt1: Chi u cao l p xúc tác th nh t, m. Ch n chi u cao c a l p xúc tác th nh t: 2,5 m. ứ ấ hxt2: chi u cao c a l p xúc tác th hai, m. ủ ớ Ch n chi u cao c a l p xúc tác th hai: 3 m. l1: Kho ng cách gi a hai l p xúc tác, ch n l = 0,2 m. ữ l2: Kho ng cách gi a gi ữ hđ: Chi u cao đáy, h ỏ đ = 1,2 m. ả ả ề

n = 0,16 m. + 0,16

ề ắ + = + = 7,26 m. hn: Chi u cao n p, h ++ 2,02,035,2H 1,2 V y ậ

c: ế ế ơ ướ

t k lò Reforming h i n ẫ

khi

VIII.2. Tính toán thi VIII.2.1. Tính đ ườ ng kính ng d n khí vào. Đ ng kính ng d n h n h p khí vào tính theo công th c: ợ ườ ố ố ỗ ứ ẫ

ong

d = V W.785,0 tb

3/h)

khí = 4605,767 m3/h ủ c nén nên ch n W

tb = 15

ng th tích h n h p khí vào, (m ỗ ể ư ượ ợ

25 (m/s). ượ ọ ữ

tb =20(m/s) ứ

Trong đó: Vkhí : L u l Theo b ng VII.14. V ả Wtb : T c đ trung bình c a khí, (m/s) ố ộ Vì h n h p khí đi vào đ ợ ỗ Ta ch n Wọ Thay s vào công th c ta đ ượ ố

= = 0,285 ,m dong c: 4605,767 0,785.3600 .20

ngố =300 mm ch n bích có kích ọ

ả

Quy chu n theo b ng XIII-26 [V-416] ta có d th ẩ c nh sau. ư ướ

Dy = 300(mm) Dn = 325(mm) Dú = 585(mm) DI = 500(mm) D = 445(mm) Bulông: db = M42 Z = 8(cái) h = 36(mm)

VIII.2.2. Tính các thông s c a ng Reforming. VIII.2.2.1. Tính s ng c a thi ố ố ố ủ ố ủ

t b . ế ị Quá trình Reforming s c p chuy n hoá kho ng 35% l ng khí t ể ượ ự

4605,767

,018

nhiên nên ta có l ơ ấ ự ế ầ (cid:215) ng khí th c t V

t b truy n nhi t theo ả c n chuy n hoá là : ể 1612 ư m3/h. ế ị ố ề ệ

ượ 0,350 Ta ch n cách b trí ng xúc tác nh trong thi ọ ố ki u hình 6 c nh, ng đ ng. ạ ứ ể

Đ ng kính ng ph n ng ( 75 ọ ố ố

‚ 150 ,mm), ta ch n 100 ,mm ọ

ả ứ ‚ 12) ,m ta ch n 10 (m) Chi u cao ng lò (10 ố

T ng s ng trong lò: ổ

ườ ề ố ố n =3.a.(a +1) + 1

Trong đó: n : là t ng s ng. ố ố

a : là s ng trên m t c nh. ộ ạ ổ ố ố

ng xuyên tâm, b = 2.a + 1. ố ố

nhiên vào nên ch n s ng trong ọ ố ố ự

(

) =++

ườ ầ Tra s tay [V-48] ta đ c : ộ ổ ượ

(cid:215)= (cid:215) ( ng).

ố ng khí chuy n hoá trong m t ng là: b : là s ng trên đ Vì ch chuy n hoá m t ph n khí t ể ỉ ‚ 200 ng. kho ng 100 ố ả b =13 (cid:222) a = 7. T đó, ta có: ừ L ượ 27111773n ể ộ ố

= = 12,693 ,m3/h Vong 1612,018 127

ấ

ề i d ng vòng Raschig vách ‚ 8 (mm).T đó d a ự ừ

ướ ạ gi a 6 ỗ ữ ng riêng x p [V-193] ố ọ = r 420 Ta dùng xúc tác Ni t m trên ch t mang d ẩ ng kính và chi u cao 16 (mm), l dày v i đ ớ ườ vào s tay ta ch n xúc tác có kh i l ổ

(cid:215) - (cid:215) (cid:215) dπ 0,3) ρ ố ượ ,Kg/m3 2 ong = Kh i l ng xúc tác : ố ượ m (H 4

Trong đó:

ả ứ

ườ ề ố

dong: Đ ng kính ng ph n ng ,m ố H: Chi u cao ng ph n ng ,m ả ứ 0,3: Kho ng ch a ra đ hàn giá đ xúc tác (m) ỡ ể ừ ả ng xúc tác c n trong m i ng (kg) mxt: Kh i l ố ượ ỗ ố ầ

3,14

(10

420

0,3)

(0,1)

32,000

· · - · · ,kg

ong

H s t gi a l u l l ệ ố ỷ ệ ữ ư ượ ệ

1 4 ng khí nguyên li u trên m xt là: 12,693 32,000

xt t b làm vi c ệ ở

= = = ε 0,397 V m

ế ị

t đ t =1000 ứ ệ ộ ố ậ ệ ớ

0C và ch u sị ự Do thi áp su t P=4 MPa, nhi ăn mòn c a các oxit axit nên ch n v t li u làm ng là CT3 ng v i chi u ề ủ dày trong kho ng 11 Đ ng kính thi

ả

ong=0,13 (m).

ứ ấ ọ ‚ 18 (mm), ch n 15 (mm). ọ t b Reforming xác đ nh theo công th c: ị ế ị (cid:215)= (cid:215)+ - ,m

ng kính ngoài c a ng reforming d ủ ố ớ

= - (cid:215) (cid:215) (13 1,4 2 ,704 0,13 ,m

(cid:215)+ 4 t = 3 ,m ườ d4)1b(tD V i: d: là đ ườ c ng, ch n t =1,4.d. t: b ướ ố ọ = D 0,130 1) Quy chu n theo b ng XIII-6 [V-359], D ả ẩ

t b làm vi c ệ ộ ế ị ấ

t đ

0C. Chi uề t đ trung bình 1000 ư ượ

[ σ2

VIII.2.2.2. Tính chi u dày thân thi Thi ệ ở dày thân tháp hình tr làm vi c ch u áp su t trong P c tính nh sau: t b : ế ị ề áp su t 40 atm và nhi ấ ụ ị (cid:215) = + S C m ệ PD t t ] j - (cid:215) (cid:215) P t

3 ta tính đ

Tính toán t ng t nh thi t b t ng h p NH c S = 50 ươ ự ư ở ế ị ổ ợ ượ

mm. VIII.2.23. Ch n đáy và n p cho thi ọ

ướ

ắ

ề 95,0=j hai n a t m, có t b . N p và đáy đ u có l ề c, có chi u ỗ , ắ ị ạ ng kính trong c a thi ừ ộ ế ị ử ấ

(cid:215) ) ,

t b . ế ị N p và đáy thi t b d ng elip có cùng m t kích th ế ắ dàyđ c ch n theo đ ượ ủ ườ ọ ng kính 350(mm), hàn t đ ườ ] [ = σ 146,000 (N/m 10 P=4.106(N/m2).

tD

h

bh

t b có kích th ọ ướ

Theo b ngả XIII-10 [V-382] có hb=1000 (mm) Ch n đáy và n p thi c nh sau: ư ế ị ắ Dt = 4000 (mm) S = 60 (mm) hb = 1000 (mm) h = 60 (mm)

t k lò Reforming t t: ế ế ự

ẫ

nhi ệ ệ c tính theo công th c [V-369] VIII.3. Tính toán thi VIII.3.1.Tính đ ườ ng kính ng d n nguyên li u vào: ố ườ Đ ng kính ng d n đ ẫ ượ ố ứ

= (m) dt w V .785,0

Trong đó:

th ủ ố ngườ

l y ấ w

3/s).

3/h.

w T c đ trung bình c a khí đi trong ng, (m/s). Giá tr ị w ộ ố = 25 m/s. V: L u l ư ượ Theo b ng VII.15. ta có V = 10963,848 m ả

ng th tích, (m ể

= = d 0,393 m. Do v y: ậ (cid:215) (cid:215) 10963,848 3600 0,785 25

Qui chu n d = 400 mm. ẩ

VIII.3.2. Đ ng kính ng d n s n ph m ra: ố ẫ ả ườ ẩ

Ch n d = 400 mm.

ọ VIII.3.3. Tính đ ng kính trung bình c a lò: ườ

t b r t ng n ( bé h n 10s ) nên ủ Vì th i gian l u c a tác nhân trong thi ế ị ấ ắ ơ ư ủ ờ = t )s(4 ch n: ọ

=(cid:215) 4

12,180

T đó suy ra th tích không gian tr ng c a lò là: ủ ừ ố

¢= .τV T

trèng L

ể 3 ,045 ,m3

ng khí chuy n hoá c a lò này là: ể = = (cid:215) 10963,848 ,m3/h

Suy ra l 10799,390 đây là: ủ ượ V 0,985 ng ch t xúc tác c n ượ ầ ở ấ

= = = 27202,494 kg m xt V ε 10799,390 0,397

Ta có:

= = = 64 ,678 m, V m ρ 27202,494 420

x T ng th tích lò: ể V

+ 12,180

,678

76,858

ổ

,m3

lß ề

trèng ủ

Ch n chi u cao c a lò 10 (m) ọ

V y đ ng kính trung bình c a lò là: ậ ườ

= = D 3,129 ,m

ng kính c a lò là D = 3200 ,(mm) ọ ượ ườ

(

)

8 ,046

Ta ch n đ Chi u cao c a l p xúc tác s là: ề c đ ủ ớ

ủ 4.76,858 π.10 ủ ẽ 4.64,678 2 3,14.3,2

ph n III. ầ XÂYd NGự

ể ự ọ ị

ộ ể

ả ủ ủ ạ ộ

ọ ọ ể ưở ự ị ấ ệ

ầ

ả ủ ậ ệ

ầ ể

ấ ậ ặ ệ ả ầ ệ VIII.1. Ch n đ a đi m xây d ng: Đ a đi m xây d ng c a các nhà máy nói chung và c a m t nhà máy hoá ủ ự ng l n đ n s ho t đ ng c a nó. Chính vì v y ch t nói riêng có nh h ậ ế ự ớ vi c ch n đ a đi m xây d ng cho m t nhà máy là r t quan tr ng. ấ ộ ị VIII.1.1. Các yêu c u chung. ạ ộ ầ ả

ệ c, ... c c n ph i có đ nguyên v t li u, năng Nhà máy mu n ho t đ ng đ ượ ầ ố ơ l ng, ...do đó yêu c u đ u tiên đ i v i đ a đi m xây d ng là ph i g n n i ự ố ớ ị ượ có nguyên li u ho c ph i thu n ti n cho vi c cung c p nguyên li u, năng ệ l ượ

ả ả ứ

ế ư ậ ậ

t k , c n chú ý xác đ nh s công nhân c a nhà máy và kh ủ ố

ế

ị ả ầ ươ ng lân c n trong quá trình đô th hoá. ở ị các đ a ph ị đ a ph ươ ậ ở

ị ể

ng, n ướ Th hai là ph i chú ý đ n kh năng cung ng nhân công trong quá trình ứ xây d ng nhà máy cũng nh v n hành c a nhà máy sau này. Do v y trong ự ả quá trình thi ế ế ầ ủ ng, ngoài ra c n tính đ n kh năng năng cung c p nhân công ấ cung c p nhân công ả ả ậ ả

ệ li u s n ph m, đ m b o m i liên h t ố nh v y m i đ m b o ho t đ ng liên t c c a nhà máy. ả ạ ộ ự ấ ế ệ ả ư ậ ị ế ẩ ớ ả ể ự ấ

ậ ệ ứ

ị ủ ả ậ ự ượ ố ế

Ti p đ n ph i thu n ti n trong vi c giao thông v n chuy n nguyên ậ ệ t v i các nhà máy có liên quan. Có ệ ố ớ ụ ủ ầ Đ a đi m xây d ng ph i g n ngu n cung c p v t li u xây d ng. C n ậ ệ ả ầ ồ ng ươ ự ấ t k nhà máy cho thích h p, đ ph i v n ch y n ư ể ợ ở ế ế xây d ng c b n. xa đ n, ti c v n đ n t ầ ư ế ầ ả ả ả ạ

nghiên c u kh năng cung c p nguyên v t li u xây d ng c a đ a ph ả ng án thi đ ch n ph ươ ọ ể v t li u xây d ng t ừ ự ậ ệ ị ể VIII.1.2. Các yêu c u v k thu t xây d ng: ầ ề ỹ t ki m đ ơ ả ệ Bên c nh đó đ a đi m xây d ng c n ph i đ m b o các yêu c u sau: ự ầ ậ ự

*V đ a hình: ề ị

- Khu đ t ph i cao ráo, tránh ng p l ậ ụ

ấ ấ ạ ậ ợ ệ t trong mùa m a lũ, có m c n ư c th i và n i cho vi c tháo n ả ệ c ứ ướ ư c m a ướ ướ

ả ng m th p t o đi u ki n thu n l ầ ề d dàng. ễ

ng đ i b ng ph ng, có đ d c thoát n - Khu đ t ph i t ấ ả ươ ố ằ ộ ố ẳ c t ướ ố ấ t nh t

ế ố 1% đ h n ch t ể ạ i đa kinh phí cho vi c san l p m t b ng. ệ ặ ằ ấ

ả

ấ c n m trên vùng có m khoáng s n ho c đ a ch t ng cát ỏ ng đ ng đ t, xói mòn đ t, hi n t ằ ượ ư ệ ượ ặ ị ệ ượ ấ ấ ộ

là I = 0,5 ‚ * V đ a ch t: ề ị ấ - Khu đ t không đ ấ không n đ nh (nh hi n t ị ổ ch y...) ả

‚ ộ ườ - C ng đ khu đ t xây d ng là 1,5 ấ ự ự

ấ

2,5 kg/cm3. Nên xây d ng trên i đa chi phí gia công ể ả ả i ụ ủ ấ

đ t sét, sét pha cát, đ t đá ong, đ t đ i, ... đ gi m t ố ấ ồ ấ n n móng c a các h ng m c công trình nh t là các h ng m c công trình t ề ạ ụ tr ng b n thân và t ọ ạ i tr ng đ ng l n. ộ ả ọ ả ớ

ng và v sinh công nghi p. ệ ườ

c ch n, c n xét đ n m i quan h ị ố ọ ầ ượ ệ ế VIII.1.3. Các yêu c u v môi tr ể

ị ệ ầ ề Khi đ a đi m xây d ng nhà máy đ ự ư ở

ế ữ ấ ủ ệ ả

b t l ấ ộ ế ố ấ ợ ụ ế ồ

ệ t gi a khu dân c đô th và khu công nghi p. B i vì, trong quá trình m t thi ậ s n xu t c a nhà máy không tránh kh i vi c th i ra các ch t đ c h i nh : ư ạ ỏ ả ư khí đ c, n i khác nh : ộ hi n t ệ ượ c b n, khói b i, ti ng n, ... ho c các y u t ướ ẩ ng d cháy n , ô nhi m moi tr ễ ễ ổ

ặ ng, ... ả ả ầ ạ

ệ

ệ ượ ự

ệ ệ ố ả ồ ế ặ ạ

ườ Đ a đi m xây d ng nhà máy ph i tho mãn các yêu c u quy ph m, quy ị ự ể ả ng, v sinh công nghi p. Chú ý kho ng cách b o đ nh v b o v môi tr ả ườ ề ả ị c xây d ng các công trình v , v sinh công nghi p. Tuy t đ i không đ ệ ệ ệ công c ng ho c công viên. Ph i tr ng cây xanh đ h n ch tác h i do khu ể ạ ộ công nghi p gây nên. ệ

ng cu i h ố ướ ng gió ch đ o, ngu n n ủ ạ ồ ướ c ự

th i c a nhà máy ph i đ ị ả ủ

V trí xây d ng nhà máy th ườ c x lý. ả ượ ử ự ể ụ ả ầ ơ

ậ ợ ẩ Ngoài ra đ a đi m xây d ng c n ph i g n n i tiêu th s n ph m, ố i cho vi c cung c p nhân công và đ m b o v m t an ninh qu c ả ầ ả ề ặ ị ệ ấ ả

thu n l phòng.

Tóm l ị ộ ạ ự

ủ ứ ể ợ ọ ỏ ổ ề

ế ự ủ ư ế

ư , kĩ s công ngh và các ngành có liên quan. ị ầ ư

3 t

ự ể ặ ầ ọ

ị ố ạ ị

ệ ớ ệ ậ

ệ

ọ i, ch n đ a đi m xây d ng nhà máy là m t công tác quan tr ng ph c t p đòi h i t ng h p các ki n th c chung c a nhi u ngành. Công tác ứ ạ ch n đ a đi m xây d ng c n có s tham gia c a các ki n trúc s , kĩ s xây ự ị ọ ể d ng, đ a ch t, kinh t ế ự ấ ệ Trên c s nh ng yêu c u đ t ra em ch n đ a đi m xây d ng phân ơ ở ữ i khu công nghi p Dinh C (Bà r a – Vũng Tàu ). ng s n xu t NH x ả ệ ấ ưở Đây là m t khu công nghi p l n, v n đ giao thông khá thu n ti n, g n ầ ề ấ ộ nhiên. vùng nguyên li u khí t ự t k m t b ng nhà máy: VIII.2. Nguyên t c thi ế ế ặ ằ

t k m t b ng nhà máy theo nguyên t c phân ắ Trong b n đò án này thi ế ế ặ ằ ắ ả

vùng. VIII.2.1. Vùng c nh nhà máy ạ

ụ ụ ạ ổ

ơ ố ữ ỏ ứ ộ ợ ố ớ

N i b trí các nhà hành chính qu n lý, nhà ph c v sinh ho t, c ng ra ả vào, nhà g i xe, ... Đ i v i các nhà máy có quy mô nh m c đ h p kh i ố l n.ớ

ướ ư ả ầ ỗ

‚ Vùng tr ả c nhà máy h u nh dành riêng cho các bãi đ xe, b n tin, và 20% di n tích ệ ệ ể ế

cây xanh c nh quan. Di n tích vùng này có th chi m 4 toàn nhà máy. VIII.2.2. Vùng s n su t. ả ấ

ề ả ủ ư ấ

ụ ả ả ấ

‚ 22 N i b trí các nhà và dây chuy n s n su t chính c a nhà máy nh các ể ng s n xu t chính, ph , s n xu t ph tr , ... Tuỳ theo đ c đi m ặ ấ 25% di n tích ệ phân x s n xu t c a nhà máy mà các khu này có th chi m t ả ơ ố ưở ấ ủ ụ ợ ế ừ ể

ố ấ ủ

c u tiên v đi u ki n đ a hình, đ a ch t cũng nh v ị ị ấ ệ ề ề ư ề

h ướ

ả ụ ợ ụ

ấ ặ ầ c a nhà máy. Đây là vùng quan trong nh t c a nhà máy, nên khi b trí c n ầ ủ chú ý m t s đi m sau: ộ ố ể - Khu đ t đ ấ ượ ư ng. - Các nhà s n xu t chính, ph , ph tr có nhi u công nhân nên b trí ệ t ề ủ ụ ặ

ế ộ

ư ế

ả ng b i, nhi ụ ả ệ cu i h ặ ở ố ướ ề ự ố ễ ủ ặ ặ

ng gió và luôn tuân th ch t ch ệ ệ

ố g n phía c ng ho c g n phía tr c giao thông chính c a nhà máy và đ c bi ổ ầ u tiên v h ng. ề ướ ư ấ ng trong quá trình s n xu t s gây ra ti ng đ ng x u - Các phân x ấ ẽ ưở t th i ra ho c có nhi u s c (d cháy nh : Ti ng n l n, l ồ ớ ặ ượ ẽ n ho c rò r hoá ch t) nên đ t ấ ỉ ổ các qui đinh v an toàn và v sinh công nghi p. ề VIII.2.3. Các công trình ph :ụ

ấ ệ ơ ặ c, x lý n ử

ả ả Là n i đ t các nhà và các công trình cùng c p đi n , n ả ứ

‚ ệ ướ c th i và các công trình b o qu n khác. Tuỳ theo m c đ c a công nghi p ệ yêu c u mà vùng này có di n tích kho ng 14 ả

ướ ộ ủ 28% di n tích nhà máy. ụ ầ

i cho h ố ợ ướ

ả ố ụ ụ ặ ề ấ

ầ ấ Khi b trí các công trình này thì c n chú ý: T n d ng các khu đ t ng gió ho c tr c giao thông đ b trí các công trình i đ u ph i b trí ả ng gió ch đ o. ủ ạ

ệ ậ không có l ể ố ph , các công trình th i ra nhi u b i và ch t th i b t l ả ấ ợ ề ụ cu i h ố ướ VIII.2.4. Vùng kho tàng và ph c v giao thông: ụ ụ

ố ầ

ặ ệ ố ể ế ả ấ

ệ

ố ỡ ườ ậ ợ ễ ậ ấ ả

Trên đó b trí các h th ng kho tàng b n bãi, các c u b c d hàng hoá, ng chi m ế i cho vi c ệ ồ c d dàng. Đ ng ố ậ 37% di n tích nhà máy, khi b trí c n chú ý sao cho thu n l ố i đ thao tác xu t nh p nguyên li u, s n ph m đ ắ ượ ấ ề

sân ga, ... Tuỳ theo đ c đi m và qui mô s n xu t, vùng này th 23 ‚ đi l th i h th ng kho tàng nên g n li n v i b ph n s n xu t. Do v y nên b trí h th ng kho tàng ngay trong khu v c s n xu t. ạ ể ờ ệ ố ệ ố ầ ệ ớ ộ ự ả ẩ ậ ả ấ

III.25. Các h ng m c công trình: ụ ạ

Kích th cướ

DT ,m2 TT Tên công trình S l ng ố ượ

ng ộ ườ

ạ

ng tr c ự ệ

ụ ợ ấ ấ

Chi uề r ngộ 12 12 9 9 9 5 4 10 10 30 20 30 Chi uề dài 24 24 12 12 18 10 6 15 15 50 30 50 288 288 108 108 162 50 24 150 150 1500 600 1500 2 t ngầ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Nhà hành chính 1 H i tr 2 Căn tin 3 Nhà đ xe đ p, xe máy 4 ể Nhà đ ôtôể 5 Phòng th 6 ườ Phòng b o vả 7 Phòng thí nghi m ệ 8 9 ng c khí Phân x ơ ưở 10 Nhà s n xu t chính ả 11 Nhà s n xu t ph tr ả ổ 12 Nhà s n xu t khí t ng ả ấ

h pợ

ẩ

ệ

ố

25 25 12 12 25 25 12 5 120 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15 15 9 9 15 15 9 5 30 ấ ự ữ

375 375 108 108 375 375 108 25 3600 10487 ổ

T ng nhân viên nhà máy kho ng 100 ng 13 B ch a s n ph m ể ứ ả 14 B ch a nguyên li u ệ ể ư 15 Tr m đi n ệ ạ 16 B ph n c u ho ậ ứ ả ộ c ng n 17 Phân x ướ ưở 18 Tr m x lý n c ướ ử ạ 19 Nhà v sinh ng khói 20 21 Khu đ t d tr T ng c ng ộ ổ ườ

ườ ấ ế

ụ i làm vi c. Trong đó phân x ự i, trong đó công nhân t c ả i. Nhà máy ho t đ ng liên t c 24/24 h, ạ ộ ả ng s n ưở ệ ườ ơ

3 đi t

ấ ườ

nguyên li u khí t i. ấ ừ ệ ự ấ nhiên, năng su t

ấ

Di n tích t ng m t b ng nhà máy: 30.000 m ti p tham gia s n xu t là50 ng ả chia làm 3 ca, m i ca h n 20 ng ỗ xu t kho ng 15 ng ả Nhà máy s n xu t NH ả 200.000 t n/năm. ổ ệ ặ ằ

ặ ằ ế ấ ng ng k thu t, các ỹ ậ ố

khu đ t tr ng cây xanh và đ Di n tích chi m đ t trên m t b ng c a các đ ệ ườ ấ ồ ườ ặ ằ ủ ổ

ng đi trong t ng m t b ng là: 8500 m = = (cid:215) 100 34,960% . H s xây d ng: ệ ố ự K xd

8500 = = (cid:215) 100 63,290 H s s d ng: %. ệ ố ử ụ K sd 10487 30000 + 10487 30000

Ph n IV: ầ TíNH TOáN KINH T .ế

ọ ộ ế ể

ặ

ỏ ự ơ ở ậ Tính toán kinh t ế t k xây d ng m t nhà máy. Đ c bi ộ ấ n ế ướ ươ c m t ph ộ ọ

ồ ỉ

t k cho phù h p là r t c n thi ế ợ ả ả ượ t. M t b n đ án đ a ra ch có th tr ư ậ ề ẩ

ự ng t ừ ả ế ố

ề ỉ ự

c chú ý nhi u, đó là th i gian thu h i v n đ u t ờ ồ ố ượ ề

ệ là m t khâu quan tr ng không th thi u trong vi c t trong hoàn c nh kinh t c ta thi ệ ế ế ng án hi n nay c s v t ch t còn nh bé, vì v y, l a ch n đ ậ ự ệ ể ở thi ộ ả ấ ầ ế ế thành hi n th c khi nó v a đ m b o v yêu c u kĩ thu t (s n ph m làm ra ả ầ ừ ả ệ . Đi u đó có nghĩa là n u nhà t) v a đ m b o tính kinh t có ch t l ế ấ ượ ả - kĩ thu t khá máy đ a vào xây d ng thì ph i làm ăn có lãi. Ch tiêu kinh t ư ậ ế ả cho xây quan tr ng đ ầ ư ọ d ng nhà máy. ự

ệ

đó mà l a ch n m t ph ự ọ

ươ có th đánh giá ph ng ể t nh t, phù ng án t ấ ươ c a mình. Đó chính là nhi m v c a m t kĩ ệ ố ụ ủ ự ế ủ ộ

Ph n tính toán này nh m xác đ nh m t s ch tiêu kinh t Trên c s k t qu c a vi c tính toán kinh t ế ả ủ ơ ở ế án thi t hay ch a, t t k là t ộ ư ừ ố ế ế h p nh t v i đi u ki n th c t ấ ớ ệ ề ợ s công ngh . ệ ư ầ ậ ủ kĩ thu t c a ộ ố ế ằ ị ỉ

ấ

ầ t k và xây d ng nhà máy c n tính toán đ m b o 3 yêu c u ự ầ ả ả nhà máy s n xu t NH ả IV.1. Yêu c u.ầ Đ thi ể ế ế

chính sau:

ậ

i hi u qu kinh t . ế ạ ả

ng. - Đ m b o yêu c u kĩ thu t. ầ ả - Đ m b o mang l ả ệ - Đ m b o nhu c u lao đ ng và v sinh môi tr ả ệ ầ ộ ườ

ả ả ả ộ

IV.2. N i dung tính toán: IV.2.1. Ch đ làm vi c c a phân x ưở . ng

Dây chuy n làm vi c liên t c 24/24 h. M t năm làm vi c 8000 gi ế ộ ề ệ ủ ệ ụ ệ ộ ờ .

ấ

s n xu t. Năng su t nhà máy 200.000 t n/năm. ấ IV.2.2. Nhu c uầ : ậ ệ : IV.2.2.1. Nhu c u v nguyên v t li u ầ ề ệ ề ầ ộ ấ

Tính nhu c u v nguyên li u trong m t gi ờ ả Năng su t c a quá trình: 25000 kg/h. ấ ủ nhiên: 13721,853 kg/h. ng khí t L ự c: 38003,351 kg/h. ng h i n L ơ ướ ượ : ng IV.2.2.2. Nhu c u v năng l ượ ượ ầ ề

Đi n dùng cho ch y máy công nghi p đ c tính theo công th c: ệ ượ ệ ạ ứ

= (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:229) KKW n TP i i = 1 i

Trong đó:

ộ ệ

ơ ạ

ố ộ ấ ộ ơ

ng l y 0,75 ấ ng l y 1,05 ấ ườ ườ

W: Đi n năng dùng trong m t năm. Pi: Công su t đ ng c lo i i, KWh. n: S đ ng c , cái. i, th K1: H s ph t ệ ố ụ ả K2: H s t n th t, th ấ ệ ố ổ Ti: Th i gian s d ng trong năm: 8000 h. ử ụ ờ T ng chi phí đi n năng trong công nghi p đ c l p trong b ng sau: ệ ổ ệ ượ ậ ả

B ng IV.1. ả

Tên thi t bế ị

Pi 2000 8 6 6 n 4 10 2 8 K1 0,75 0,75 0,75 0,75 K2 1,05 1,05 1,05 1,05 Ti 8000 8000 8000 8000

W 50400000 504000 75600 302400 51282000 Máy nén B m n ướ ơ B m chân không ơ B m dung môi ơ T ng c ng ộ ổ

Đi n dùng th p sáng cho phân x ng xác đinh theo công th c: ệ ắ ưở ứ

= (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:229) KKW n TPn i = 1 i

Trong đó:

ệ

ấ

ố ố ạ

ng l y 0,75. ấ ng l y 1,05 ấ ườ ườ

c l p trong b ng sau: Ws: Đi n năng dùng trong m t năm, KWh. ộ P: Công su t đèn lo i i, KWh. ạ ni: S bóng đèn lo i i, cái ạ n: S lo i bóng đèn i, th K1: H s ph t ệ ố ụ ả K2: H s t n th t, th ấ ệ ố ổ Ti: Th i gian s d ng trong năm: 8000 h. ử ụ ờ T ng chi phí đi n th p sáng đ ắ ệ ượ ậ ổ ả

B ng IV.2. ả

Tên công trình ni Ti Ws ạ

ụ

ướ

Lo i bóng W- V 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 76 40 6 14 14 30 20 7 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 71820000 37800000 5670000 13230000 13230000 28350000 18900000 6615000 Nhà s n xu t chính ả ấ Nhà s n xu t ph ả ấ Nhà b o vả ệ Khu c p nguyên li u ấ ệ Khu x lý n c th i ả ử Nhà đ xeể Nhà kho Khu v sinh ệ

T ngổ

182385000 ng là: ưở ộ ệ ụ ủ ậ ượ

ng đi n tiêu th cho 1 kg s n ph m là: ng đi n tiêu th trong c năm c a toàn b phân x V y l ả 51282000 + 182385000.10-3 = 51464385 KWh. L ệ ượ ẩ ả

0,257 KW.h (cid:215)

ậ ệ

ng cho 1 ượ : ng ệ ệ ậ ệ ổ ượ

ụ 51464385 = 25000 8000 IV.2.3. Chi phí nguyên v t li u, nhiên li u, năng l B ng IV.3. T ng chi phí cho nguyên v t li u, nhiên li u, năng l ả năm.

ượ Tên Đ n vơ ị Thành ti nề (đ)

nhiên

756692.106 756692. 106 L ng dùng trong 1 năm. 151338400 378346000 Đ n giá ơ (đ) 5000 2000 m3 m3

4000. 106 200000 20000 kg

10000. 106 500000 20000 kg ợ

500000 51464385 50000 1000 kg KW

25000. 106 51464,385. 106 160384,385. 106 Khí t ự N cướ Xúc tác cho chuy nể hoá CO. Xúc tác cho khí t ng h p. ổ Xúc tác cho NH3. Đi nệ T ngổ

ng cho 1 kg s n ph m: ả ẩ ệ

Chi phí nguyên li u và năng l ượ 6 (cid:215) 160384 385, 10 = 922,801 đ. (cid:215) 10

c đ nh.

200 ố ầ ư ố ị xây d ng IV.2.4. Tính v n đ u t 4.1. Tính v n đ u t ự (Vxd)

ố ầ ư Đ n giá xây d ng nhà l ự ơ ố

thiên khung bê tông c t thép toàn kh i, k t ế ố 2. ộ c u bao che nh : 1200000 đ/m ẹ ấ

ổ

= = (cid:215) 2278440000 0 T ng di n tích xây d ng: 18987 m ự 1200000 18987 ệ V đ. V y: ậ

cho thi t b máy móc .(Vtb) ế ị

ế ị ơ

thi t b bao g m chi phí cho: Máy b m, máy nén, t. Sau khi tính toán t b trao đ i nhi ế ị ụ ệ ổ

xd 4.2. V n đ u t ố ầ ư T ng chi phí cho thi ồ ổ t b ph n ng, thi t b h p th , thi ế ị ả ứ ế ị ấ c tính kho ng chi phí c a chúng là: ướ ủ ả

Vtb = 1.550.200.000 đ.

ộ . 4.3. Nhu c u lao đ ng ầ

ả ả ể ủ ượ ụ ế ấ

c ti n hành trong thi ụ ủ ế ấ

Do đ c đi m c a qu n lý s n xu t liên t c, đ ệ ả ế ộ ế t ặ đ ng hoá trong s n xu t. Cho nên nhi m v ch y u c a công ự ộ ủ ng c a ệ ủ ể ủ ấ ượ

ẩ ợ ỉ

ng công nhân tr c ti p s n xu t: b kín, t ị nhân là ki m tra, quan sát ch đ làm vi c c a máy móc và ch t l s n ph m đ đi u ch nh cho thích h p. ả ể ề B ng IV.4. B ng phân b l ả ả ự ế ả ố ươ ấ

ố N i làm vi c ệ ơ

ng ưở

ố ượ S l ng t bế ị thi 5 1 1 S công nhân ố trong m t caộ 5 1 1 T ng s công nhân ổ trong m t ngày ộ 15 3 3

ậ ậ ậ ậ ậ ả t ệ

1 2 1 2 10 8 ơ

1 2 3 1 2 2 18 3 6 6 3 6 6 51

B ph n phân x ậ ộ B ph n l c khí ậ ọ ộ ề B ph n làm m m ậ ộ cướ n c B ph n hoá h i n ộ ơ ướ 2 B ph n tách CO, CO ộ B ph n tách NH ộ B ph n h p th ,nh ụ ộ ấ B ph n trao đ i nhi ổ ộ Máy nén, b m, đi n ệ T ngổ ố S cán b nhân viên: ộ

ả

ệ

Cán b k thu t qu n lý: 6 ng ậ ộ ỹ : 1 ng Th ký văn phòng Hành chính : 2 ng B o v : 8 ng V sinh : 5 ng Đ u b p : 3 ng i ườ iườ iườ i ườ i ườ i ườ

ả ệ ầ V y t ng s ng ậ ổ ườ ệ

ế i. i làm vi c trong nhà máy: 76 ng ố ườ ng công nhân và nhân viên trong nhà máy.

ng: IV.2.5. Qu l ỹ ươ B ng IV.5. Th ng kê qu l ố ả ỹ ươ

L L ng tháng L ươ ng c năm ả Ch c vứ ụ ươ ( đ/ng (đ) ng tháng i)ườ ươ toàn b (đ)ộ

Số ngườ i 51 2.106 102. 106 1224. 106

Công nhân tr cự ti pế Qu n đ c ố ả Giám đ cố Phó giám đ cố Th kýư Hành chính B o v , b p, v 2,4.106 3. 106 2,5. 106 1,5. 106 1,5. 106 1,2. 106 9,6. 106 3. 106 2,5. 106 1,5. 106 3. 106 19,2. 106 115,200. 106 36,000. 106 30,000. 106 18,000. 106 36,000. 106 230,400. 106 ệ ế ả 4 1 1 1 2 ệ 16

76 140,800.106 16896,600. 106 sinh T ngổ

ng b i d ng c năm: ả ằ ươ ồ ưỡ

ổ 6 ấ = 6 (cid:215) (cid:215) (cid:215) 10 16896

ng c năm: ả ươ 932,337 ằ 02,0 ng b i d ồ ưỡ

10 600, ộ ạ ấ 6 (cid:215) (cid:215) (cid:215) ng ca đêm l y b ng 2% t ng l đ. ng đ c h i l y b ng 3% t ng l ổ = 6 đ. 10 16896 898,506

)

ỹ ươ

+ = + (cid:215) (cid:215) 430, 10 đ.

600, 10 ng c năm: ả 932,337 ả 10 ả 17741 ẩ

(cid:215) = 707,88 đ. 898,506 ng c năm cho 1 kg s n ph m: 10 6 (cid:215) 600, ỹ ươ 430, 10

i làm trong phân x ng: ả ưở

(cid:215) (cid:215)

i/năm). ườ ớ

- L ươ - L ươ 03,0 V y t ng qu l ậ ổ ( 16896 - Chi phí c a qu l ủ 17741 200 - Chi phí b o hi m cho nh ng ng ườ ữ ể = 6109,1 76 25000 đ. (V i 25000 đ. là b o hi m xã h i c a 1 ng ộ ủ ể ả Chi phí b o hi m cho 1 kg s n ph m: ẩ ả ả

(cid:215) = ,0 0095 đ. (cid:215) ể 900,1 200 10 6 10

ng nh sau: ư ưở ủ

IV.2.6. Tính toán kh u hao. ấ Kh u hao c a thi ế ị ấ t b nhà x ờ ấ

ấ - Nhà s n xu t có th i gian kh u hao là 20 năm. ả M c kh u hao là: ấ ứ

1139220000 đ/năm. 2278440000 = 20

t b máy móc l y th i gian kh u hao là 10 năm. ấ ấ ờ

- Thi ế ị M c kh u hao là: ấ ứ

155020000 đ/năm. 1550200000 = 10

ộ ấ

= ưở + ng là: 155020000 đ/năm.

ấ = (cid:215) ấ 647120000

ấ ổ

= + 1941360000 đ/năm.

- Kh u hao toàn b phân x 1294240000 1139220000 - Kh u hao s a ch a l y b ng 50% kh u hao c b n. ữ ấ ằ ơ ả ữ 1294240000 500,0 đ/năm. - T ng kh u hao c năm: ả 1294240000 - M c kh u hao trên m t đ n v s n ph m: 647120000 ị ả ộ ơ ứ ẩ

9706 800, đ/t n.ấ ấ 1941360000 = 200000

IV.2.7. Các kho n chi phí khác: ả

 ổ

ệ c đ nh + qu l ệ

+ (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) (cid:215) ả ng + v n đ u t ố + 385, ầ ư ố ị 6 22784 ng): 200, 16896 400, 600, 05,0 10 10 10 10

= (cid:215) Chi phí qu n lý doanh nghi p, l y b ng 5% t ng chi phí(nguyên ấ ằ li u, năng l ỹ ươ ượ )6 ( + 160384 1550 610 559, 20161 đ/năm.

 Chi phí bán hàng l y b ng 8% t ng chi phí( nguyên li u, năng l ệ ổ ượ ng

)

ng):

610

+ + (cid:215) (cid:215) c đ nh + qu l ( 16384 ấ ằ ỹ ươ + 22784 400, 1550 200, 16896 600,

+ v n đ u t ầ ư ố ị ố 080,0 = (cid:215) đ/năm 16129 247, 385, 610

 Thu doanh thu l y b ng 10% t ng doanh thu. ằ ế ấ ổ

IV.2.8. Tính giá thành s n ph m. ả ẩ

Thành ti n (đ) Kho n m c ụ ả ề

ng ượ

ộ ề ươ ể ả

Nguyên li u và năng l ệ ng Ti n l B o hi m xã h i Kh u hao ấ Qu n lý doanh nghi p ệ ả Bán hàng Giá thành toàn bộ Giá bán Chi phí cho m t đ n ộ ơ v s n ph m. ẩ ị ả 801,922 88,707 0,010 9,707 100,808 80,646 1081,800 1300,000 16384,385.106 17741,430.106 1,900.106 1941,36.106 20161,559.106 16129,247.106 216360,000.106 260000.106

ng trong m t năm: ổ ủ ưở ộ

- T ng doanh thu c a phân x 260000.106 đ. - Thu doanh thu b ng 10% t ng doanh thu: ế ằ ổ

= (cid:215) (cid:215) (cid:215) đ. 260000 10 1,0 26000 10

- L i nhu n trong m t năm s n xu t: ả ấ ợ ộ

= ậ = (cid:215) (cid:215) - - L (260000 216360 26 000) 10 176 40 10 đ.

610

(cid:215) 24334 600, + V n đ u t c đ nh: đ. ầ ư ố ị ố

+ V n l u đ ng bao g m toàn b các kho n chi phí khác mà ả ộ ồ ộ

doanh nghi p ph i chi phí: ệ ố ư ả

610

(cid:215) 16384 385, ng: đ. ượ ệ

610

(cid:215) 17743 330, • Chi phí nguyên li u và năng l • Chi phí l đ. ươ ng và b o hi m xã h i : ể ả ộ

610

(cid:215) 20161 559, đ. ệ ả

610

(cid:215) 16129 247, • Chi phí qu n lý doanh nghi p : • Chi phí bán hàng : đ.

610 +

(cid:215) 70418 521, T ng v n l u đ ng: đ. ố ư ộ ổ

= (cid:215) (cid:215) = (V 24334 600, 70418 10)521, 94753 121, 10 : đ. T ng v n đ u t ố ầ ư ổ

Doanh l i v n đ u t ợ ố ầ ư

: 6 (cid:215) = = 0,186 (cid:215) L V 17640 94753 10 10

IV.2.9. Th i gian thu h i v n: ồ ố ờ

(cid:215) = = = T 4 ,840 năm. (cid:215) (cid:215) V + KH L 94753 6 10 10 + 17640 10 1941,360

V y th i gian thu h i v n là kho ng 5 năm. ồ ố ả

ậ IV.3. K t lu n: ế

trên đã giúp em c b n hi u bi t thêm v ơ ả ể

ế ng s n xu t nói chung và phân x ề ầ ư ế ưở ưở ả

Qua ph n tính toán kinh t vào m t phân x ộ ớ ề ả ng s n ấ ợ 3 nói riêng. V i th i gian thu h i v n là 5 năm hoàn toàn thích h p ồ ố ờ

ờ ậ ầ v n đ đ u t ấ xu t NHấ v m t kinh t ề ặ . ế

. Ph n Vầ AN TOàN LAO Đ NGộ

ấ Trong các nhà máy nói chung và các nhà máy hoá ch t nói riêng thì v n ấ

ầ

đ an toàn lao đ ng đ ượ ề ự ộ Đ đ m b o th c hi n t ả c quan tâm hàng đ u. ệ ố ể ả ầ t quy trình lao đ ng ta c n chú ý các yêu c u ầ ộ

t k m t b ng nhà máy: ế ế ặ ằ

ệ ự S an toàn c a toàn b xí nghi p ph thu c r t nhi u vào vi c l a ộ ấ ụ ệ ề sau: V.1. Thi ự ộ

ọ ấ

ữ

ủ ch n vùng đ t và b trí đúng công trình đó. ố t k : V.1.1. Nh ng yêu c u chung khi thi ế ế ầ Nh ng yêu c u c n chú ý trong khi thi ầ ầ ể ướ ệ ưở ố

t k nh sau: ế ế ư c th tích, di n tích, chi u cao phân x ề ả ệ ng b trí di n ả ợ t b d ng c , nguyên li u, s n ph m ph i h p ẩ ệ ế ị ụ ụ

ữ - Kích th tích làm vi c, máy móc thi ệ lý và an toàn.

ạ

- Cao ráo, s ch s , thoáng mát, l ẽ - Cách âm, cách rung, ngăn c n đ ả i d ng đ ượ ợ ụ ế ượ nhiên. c ánh sáng t ự ả phòng s n c ti ng n ho c t ặ ừ ồ

xu t khác. ấ

nhi

ữ ề ặ ố ự

ng có nhi t, ch ng nóng v mùa hè và gi - Cách nhi ề - Các k t c u xây d ng ph i b n ch c v m t ch u l c trong phân ả ề ả ề ặ ng hoá ch t thì nên b n v ng c v m t t vào mùa đông. ệ ị ự ề ữ ắ ấ ưở

t t ệ ố ế ấ t đ cao và phân x ệ ộ ố

c và làm s ch n ướ ạ c th i: ả

x ưở ch u l c và ch ng ăn mòn. ị ự V.1.2. C p thoát n ấ ướ ộ

ộ ồ ơ

ẩ ử ụ ọ ế ị ử ứ

ả ượ ạ

ầ ả ấ ế ấ ữ ơ ư

ạ

ướ ả N c là m t dung môi hoà tan và đóng vai trò quan tr ng trong s n t b , r a và tinh c sau khi s d ng trong s n xu t nó ch a nhi u t p ề ạ ấ ả c khi th i ra vùng c làm s ch tr ả ẻ c và s c kho ứ ướ ồ ụ c th i c a nhà máy có th áp d ng ng pháp ng pháp làm s ch b ng hoá h c, ph ng pháp hoá lý, ph ả ủ ươ ể ươ ạ ằ

t k s d ng máy móc thi t b : ế ị ậ

ệ

ư ề ệ ệ ộ

xu t. N c cung c p cho n i h i, làm ngu i máy và thi ấ ướ ch thành ph m, n ướ ch t h u c và vô c . Do đó c n ph i đ ướ ơ dân c và sông h đ đ m b o v sinh cho các ngu n n ệ ồ ể ả c a nhân dân. Bi n pháp làm s ch n ướ ệ ủ ph ọ ươ sinh h c.ọ V.2. K thu t an toàn khi thi ỹ Máy móc ngày càng đ ử ụ ấ ệ ẩ ả ộ

ế ế ử ụ c s d ng r ng rãi trong công nghi p. Máy ượ ử ụ ộ móc đ a vào s d ng s gi m nh s c lao đ ng, c i thi n đi u ki n làm ả ẹ ứ ẽ ả ng s n ph m. Tuy vi c, năng su t lao đ ng tăng lên, nâng cao ch t l ấ ượ nhiên n u ch a s d ng thành th o s d n đ n tai n n. ạ ư ử ụ ạ ẽ ẫ ế ế

ng khi s d ng máy móc ữ ấ ươ ử ụ

V.2.1. Nh ng nguyên nhân gây ra ch n th thi t b : ế ị

ữ ươ ng trong lao đ ng do máy móc ộ

thi ế ị

ự ế ủ ệ

ậ

ế ế ầ ệ ả ố

c a thi ế t ệ ề ộ ề t k c n tính toán v đ b n, t sao cho máy có th làm vi c ệ ể ễ ả ị

Nh ng nguyên nhân gây ra ch n th ấ t b thì r t khác nhau và ph c t p: ấ ứ ạ đi u ki n làm vi c th c t t k xu t phát t + Do trong thi ừ ề ấ ế ế b đ a vào các yêu c u kĩ thu t. Ng i thi ườ ầ ị ư kh năng ch ng ăn mòn, kh năng ch u nhi ả ị n đ nh và an toàn. N u máy móc không tho mãn các yêu càu trên thì d ổ ế x y ra tai n n. ả ạ

c tính toán t m , thi ế ế ỉ ỉ

ư + Do ch đ máy móc đ t k chính xác nh ng ượ t cũng không th cho máy móc làm vi c bình i không t ố ể ệ

ườ ượ

ế ộ quá trình ch t o l ế ạ ạ c. th ế ộ ả ị ố ử ụ ử ụ

ỉ ả ể ề ườ ổ ơ ấ

ạ ế

ả ườ

ạ

ằ ơ ấ

ể ả ả

t b có liên quan + C c u phòng ng a nh m đ phòng s c c a thi ằ ự ố ủ ế ị

ề đ n đi u ki n an toàn c a công nhân. ế ừ ủ ề

ơ ể

ng đ + Do ch đ b o qu n và s d ng: Mu n máy móc s d ng n đ nh, ả có hi u qu lâu b n ph i th ng xuyên ki m tra, đi u ch nh các c c u an ề ả ệ toàn cho phù h p v i ch đ làm vi c c a nhà máy. N u vi ph m quy trình ệ ủ ế ộ ớ ợ công ngh , không th ệ ợ ng và duy trì ch đ làm vi c h p ng xuyên b o d ế ộ ưỡ ệ lý thì s d d n đ n tai n n. ẽ ễ ẫ ế V.2.2. Nh ng bi n pháp an toàn ch y u: ủ ế ệ ữ + C c u che ch n và c c u b o v nh m cách ly không nên ra vùng ắ ơ ấ ệ ả nguy hi m, đ b o đ m an toàn s n xu t. ể ấ ả ơ ấ ệ + Tín hi u an toàn. ệ + C khí hoá, t ự ộ + Ki m tra máy móc tr V.2.3. An toàn khi v n chuy n: đ ng đi u khi n t xa. ể ừ ề c khi v n hành. ậ ướ ể

ế

Thi u hi u bi ậ ể ể ằ ẳ ơ

ạ khi v n chuy n có th gây tai n n. N i làm vi c không b ng ph ng ho c ặ thi u ánh sáng cũng d gây tai n n trong khi v n chuy n. ậ t v chuyên môn, kinh nghi m trong quá trình nâng h ế ề ệ ể ệ ễ ể ế

ể ậ ấ

ạ ậ ạ ả ế t ph i ti n t b nâng, v n chuy n nh t thi ế ế ị i ch sau khi l p ráp, sau khi s a ch a qua m t quá trình ộ ắ T t c các máy móc, thi ạ ử ữ ổ

ấ ả hành ki m tra t ể làm vi c quy đ nh. ị ệ

V.3. An toàn đi n:ệ

ủ ề ấ

t v m ng đi n, không tuân th các nguyên t c v ệ ể ọ ủ

An toàn đi n là m t trong nh ng v n đ quan tr ng c a công tác an ề ắ ằ c b ng ướ ề ệ ệ ẽ ấ

toàn. Thi u hi u bi ế đi n s gây ra tai n n. Nh t là đi n, nhi u khi khó phát hi n tr giác quan mà c n ph i hi u bi ầ ộ ế ề ạ ạ ả

ữ ệ ệ t v đi n. ế ề ệ ề ộ ố

ể ầ ơ ả ả ượ ọ ỉ ằ t b đi n : ế ị ệ ỏ ự ể ồ c b c k b ng v nh a ho c cao su và có th l ng ặ

vào ng kim lo i đ tránh b d p. ạ ể ị ậ

M t s yêu c u c b n v thi 1. Dây d n ph i đ ẫ ố 2. C u dao ph i l p ráp sao cho d đi u khi n. ễ ề ả ắ ể ầ

ộ ả ố ệ ừ

ố ợ

ườ ng x y ra có th phân lo i nh sau: ả ộ ạ V.4. An toàn trong lao đ ng:ộ Theo các s li u t cao trong t ng s các tr ổ ườ ấ ngành xây d ng, m t trong các ngành s n xu t ự ng h p tai n n lao đ ng x y ra hàng ạ ể ả ư

trên cao xu ng. ố

i v p ngã, sa h . ố i ngã t ừ ẹ ệ ồ ề

ạ ấ ườ ậ ạ

ệ ế ổ

ự ể ả ả ắ

ạ ơ

ra ho c không có nguy c tai n n. ự ả ả

chi m t l ỉ ệ ế năm, nh ng nguyên nhân chính th ư + Đi l + Ng + Va đ p, k t tay chân khi mang vác các nguyên li u c ng k nh. + Tai n n gây ra do máy móc xây d ng. ự + Chi u sáng ch làm vi c không đ . ủ ả + Đ m b o thi công an toàn công tác xây d ng, l p ghép đ không x y ặ + B trí các máy móc xây d ng v i tính toán đ m b o tính an toàn. ớ ố + Các thi ấ t b bi n pháp phòng ng a tai n n đi n trong khu s n xu t ế ị ệ ừ ệ ạ ả

t b dùng đi n nói riêng. ệ

+ Các bi n pháp b c x p, d , v n chuy n các v t li u c u ki n n ng, nói chung và máy móc thi ệ ế ị ố ế ậ ệ ấ ở ậ ể ệ ặ

c ng k nh. ồ ề

ị ữ ể

+ Quy đ nh nh ng vùng nguy hi m. + Hình th c hàng rào b o v khu công tr ng. ườ ứ ệ

ổ

ả V.5. Bi n pháp phòng ch ng cháy n trong nhà máy. ố ư ầ

ệ ố ớ ả ộ

Đ i v i các nhà máy có ch a các ch t d cháy nh khí xăng c n có nhà ấ ễ ự các ph ng tr c. ươ ơ ấ ữ

ậ ợ ể ộ ộ

ng ti n, d ng c ch a cháy n , ổ ụ ệ ụ ể i đ khi có s c x y ra đ t ng t có th ự ố ả t h i cho nhà máy và tránh tai n n cho công nhân ạ

ứ c u ho và b ph n c u ho th ả ườ ứ ậ ứ Nhà c u ho là n i c t gi ứ ữ ả v trí thu n l nhà c u ho ph i ả ở ị ả ứ x lý nhanh và tránh thi ệ ạ ử làm vi c trong nhà máy. ệ

K t lu n ế ậ

V n i dung b n đ án, ph n t ng quan đã nêu ra m t cách tóm t ề ộ ả ồ ầ ổ

3 trên th gi c ta hi n nay đ thi

i, t ạ

ế ớ ừ ể ệ ộ ọ ế ế ớ

ệ khí t t các ắ đó ch n công ngh phù ệ ệ ả t k công ngh s n nhiên. Ph n t ng quan đã trình bày các v n đ hoá ề ấ ừ

công ngh hi n đ i s n xu t NH ả ệ ệ h p v i đi u ki n th c t ề ợ 3 đi t xu t NHấ h c, hoá lý, xúc tác c a quá trình s n xu t NH ọ ầ ổ ả ấ

3 c nầ

ấ c a n ự ế ủ ướ ự ủ ầ ổ ư ấ ủ ộ ố

thi ế

Ngoài ra ph n t ng quan cũng đ a ra m t s tính ch t c a NH t cho tính toán công ngh . ệ Ph n tính toán đã tính đ ậ

c cân b ng v t ch t, cân b ng nhi ằ đó v đ t b ph n ng t t l ệ ượ c thi ằ ượ c c b n c a thi ế ị ấ ả ứ ướ ơ ả ủ ẽ ượ ừ ng, ế t

ầ tính ch t và kích th ấ b chính. ị

t k xây d ng đã ch n đ ể ọ

ả c đ a đi m xây d ng nhà máy s n ự c m t b ng nhà máy (b trí các h ng m c công trình ế ế ẽ ượ ượ ị ố ự ặ ằ ụ ạ

Ph n thi ầ xu t NHấ 3, v đ trong nhà máy).

đã tính đ c t ng doanh thu c a nhà máy, t đó tính ế ủ

đ và th i gian thu h i v n. i v n đ u t ừ ồ ố ầ ư ợ ố ậ

Ph n kinh t ượ ổ ầ c l i nhu n trong năm, doanh l ượ ợ ố Ph n an toàn đã nêu ra nh ng nguyên nhân và bi n pháp phòng ch ng ầ ờ ệ

ữ tai n n trong quá trình s n xu t. ấ

ạ B n đ án này đã đ a ra m t ph ng h ng tính toán thi ả ư ả ộ ươ

c ta hi n nay nên có th s d ng đ ọ n ậ ở ướ ồ ộ ế ế ể ử ụ

ụ ể ơ ệ ả ợ t k phù h p ể ộ c khi đ a vào xây d ng m t ự ư ướ ệ ướ

v i trình đ khoa h c kĩ thu t ớ tham kh o cho vi c tính toán c th h n tr 3. nhà máy s n xu t NH ả ấ

Tài li u tham kh o ả ệ

nhiên ề ễ ị ự

1. PGS.TS Nguy n Th Minh Hi n - Giáo trình ch bi n khí t và khí đ ng hành - NXB khoa h c kĩ thu t - 2002. ế ế ậ ồ ọ

2. Lê M u Quy n - Hoá h c vô c , t p hai - NXB Đ i h c và trung ạ ọ ơ ậ ề ậ ọ

h c chuyên nghi p. ệ ọ

3. Lê Th Tuy t - Công ngh s n xu t các h p ch t Nit - Tr ấ ấ ợ ơ ườ ng ị ệ ả

3 - NXB Kiev - 1969 (D ch t

ĐHBK Hà N i - 2000.

ế ộ 4. C s lý thuy t và t ng h p NH ế ợ ổ ị ừ ả b n

ti ng Nga). ơ ở ế

ấ ấ ậ ậ ọ ơ

5. P.V Đ bina, A.X Xolovena, Y.U.I Visniak. Tính toán công ngh s n ệ ả ễ xu t các h p ch t vô c - T p 1 - NXB khoa h c kĩ thu t -Nguy n An Ninh d ch.

6. H ng d n tính toán các quá trình ch bién khí t nhiên - Tr ướ ế ườ ng ợ ị ẫ

ệ ộ

7. S tay hoá lý - Tr ĐH Bách Khoa Hà N i - B môn nhiên li u xu t b n 1978. ộ ng ĐH Bách Khoa Hà N i - Khoa t ườ ạ ứ i ch c - ự ấ ả ộ

ổ 1972.

8. T p th tác gi - S tay quá trình và thi ấ t b công ngh hoá ch t - ệ ả ể ế ị

ậ

9. T p th tác gi ấ - S tay quá trình và thiét b công ngh hoá ch t - ệ ả ể ị

t k xây d ng nhà ậ ệ ự ế ế ự

ổ T p 1 -NXB Khoa h c kĩ thu t - 1998. ọ ổ T p 2 -NXB Khoa h c kĩ thu t - 1999. ọ 10. B môn xây d ng công nghi p. Nguyên lý thi ng ĐHBK Hà N i, 1974.

ộ t k đ án t ồ

ậ ậ ậ ậ ộ máy hoá ch t - Tr ấ 11. Ngô Bình - H ng d n thi ướ 12. H ng d n thi t nghi p ph n kinh t ự ng ĐHBK Hà ườ ẫ t k t ế ế ố ế ế ồ ệ ầ t nghi p ph n xây d ng. ầ ườ ệ . Tr ế ẫ

ướ N i, 1973. ộ

13. Ngô Bình - C s xây d ng nhà công nghi p- Tr ng ĐHBK Hà ơ ơ ự ệ ườ

N i, 1997. ộ

14. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol A2. 15. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol A1. 16. F.J. Brykowski - Ammonia and synthesis gas- Park Ridge, New

Jersey, USA, 1981.

17. Handbook of Petrochemicals and Processes. 18. Hydrocacbon processing, 2003.

19.Http://www.carlton.paschools.pa.sk.ca/chemical/mtom/contents/

chapter4/steamreform.htm

20. Applied Catalysis A: General 201(2000)p 71-80. 21. http:// www.haldortopsoe.com/site.nsf/all. 22. http:// www.bnl.gov/bnlweb/admindex.asp 23. http:// www.cheresources.com/premium_content.shtml 24. http:// www.ausetute.com.au/enthchan.html 25. http:// www.efma.org/Publications/BAT95/Bat01/section01.asp