Nghiên cứu và mô phỏng quy trình sản suất urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ bằng phần mềm Pro II

Urê là một hợp chất được tổng hợp trong các quá trình biến đổi hóa học. Là loại phân bón quan trọng kích thích sinh trưởng, giúp cây phát triển nhanh được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp, đặc biệt là ở nước ta một nước có nền nông nghiệp rất phát triển.

Hiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất phân urê. Nhà máy Đạm Phú Mỹ sử dụng nguồn nguyên liệu là khí tự nhiên hiện nay đang đứng đầu nước ta về sản xuất phân đạm urê với công suất 80.0000 tấn/năm và đã hoạt động được hơn 10 năm cung cấp nguồn phân bón quan trọng cho đất nước.

Tính cấp thiết của đề tài:

Đối với đồ án nghiên cứu và mô phỏng này, quá trình mô phỏng công nghệ được xem là rất quan trọng đối với một quy trình sản xuất đang hoạt động, đặc biệt là nhà máy Đạm Phú Mỹ. Mô phỏng quy trình công nghệ giúp ta có được một sơ đồ tổng thể về công nghệ của nhà máy với các thông số tương ứng với quá trình hoạt động của một nhà máy thật sự, để từ đó ta có thể thử nghiệm các thông số mới và tối ưu hóa để nâng cao sản lượng sản phẩm cũng như có thể tiết kiệm các chi phí về nguyên liệu, năng lượng, thiết bị… đem lại lợi nhuận rất lớn cho nhà máy.

Mục tiêu của đề tài:

- Nghiên cứu công nghệ của nhà máy Đạm Phú Mỹ.

- Mô phỏng lại quy trình công nghệ sản suất urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ với các cụm công nghệ sau: Cụm cao áp, cụm trung áp, cụm thấp áp, cụm cô đặc chân không

- So sánh và đánh giá kết quả mô phỏng với số liệu từ Đạm Phú Mỹ

- Khảo sát và tối ưu hóa công nghệ sản xuất Urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ

- Tính toán thiết kế thiết bị tổng hợp Urê.

Phương pháp:

Nghiên cứu lý thuyết:

- Thu tập các tài liệu về: Sản xuất urê, thông tin về nhà máy Đạm Phú Mỹ, hướng dẫn mô phỏng và tính toán công nghệ, thiết bị.

- Sử dụng các thông tin trên mạng Internet và sách báo về các vấn đề liên quan đến thiết kế, mô phỏng quy trình sản xuất urê.

- Tham khảo các báo cáo về các đề tài tương tự đã được thực hiện trước đây.

Nghiên cứu thực tế:

- Thực tập trực tiếp tại nhà máy Đạm Phú Mỹ để có được cái nhìn thực tế về công nghệ tại nhà máy để tìm hiểu về quy trình công nghệ và thiết bị thực tế.

- Gặp gỡ và tiếp thu kinh nghiệm trực tiếp từ các cán bộ, kỹ sư tại nhà máy và các thầy, cô trong Khoa Hóa học và Công Nghệ Thực Phẩm trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu

Sử dụng công cụ hỗ trợ:

- Sử dụng phần mềm mô phỏng Pro/II (phiên bảng 8.1) để mô phỏng công nghệ;

- Sử dụng các thuật toán của phần mềm Pro/II để tiến hành khảo sát và tối ưu hóa công nghệ;

- Sử dụng các phần mềm chuyên dụng: autocad 2007, word và excel 2007 và các phần mềm hổ trợ khác để khảo sát, xây dựng sơ đồ công nghệ để và hoàn thành báo cáo.

Đối tượng nghiên cứu:

- Quy trình công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ : Các thiết bị và các dòng công nghệ đang được sử dụng tại nhà máy;

- Phần mềm mô phỏng Pro/II.

Ý nghĩa khoa học của đồ án:

- Tài liệu nghiên cứu về công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ, về bản chất và các quá trình tổng hợp urê;

- Tài liệu tham khảo cho các vấn đề nghiên cứu, mô phỏng và tối ưu hóa quy trình công nghệ đối với nhà máy Đạm Phú Mỹ nói riêng và các quy trình công nghệ thuộc lĩnh vực hóa học và dầu khí nói chung.

- Tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu khoa học về công nghệ và mô phỏng sau này.

NỘI DUNG:

MỞ ĐẦU ii

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH ix

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xi

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1

1.1. Tổng quan về nhà máy Đạm Phú Mỹ [9] 1

1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển 1

1.1.2. Tổng quan về các xưởng sản xuất của nhà máy 2

1.2. Các phương pháp và công nghệ sản xuất Ure trong công nghiệp [6] 9

1.2.1. Các phương pháp tổng hợp Ure 9

1.2.2. Các công nghệ sản xuất Urea điển hình [6] 16

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT URE CỦA NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ 22

2.1. Xây dựng quy trình công nghệ [9] 22

2.2. Sơ đồ công nghệ 22

2.3. Tìm hiểu quy trình công nghệ 27

2.3.1. Công đoạn nén CO2 27

2.3.2. Công đoạn tổng hợp urê và thu hồi NH3 và CO2 ở áp suất cao 30

2.3.3. Công đoạn tinh chế urê và thu hồi NH3 và CO2 ở áp suất trung bình 37

2.3.4. Công đoạn tinh chế urê và thu hồi NH3 và CO2 ở áp suất thấp 40

2.3.5. Công đoạn cô đặc urê 42

2.3.6. Công đoạn xử lý nước thải 45

2.4. Kết luận về công nghệ sản xuất urê của nhà máy Đạm Phú Mỹ 46

CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ 47

3.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng Pro/II [7] 47

3.2. Tóm tắt các bước thực hiện mô phỏng [7] 47

3.3. Các bước chuẩn bị và cài đặt trước mô phỏng 49

3.3.1. Phương pháp quy ước tên thiết bị và dòng công nghệ mô phỏng 50

3.3.2. Chọn hệ thông đơn vị đo 59

3.3.3. Cách chọn thành phần hệ cấu tử trong phần mềm mô phỏng Pro/II 59

3.3.4. Khái báo hệ phản ứng trong quy trình 62

3.3.5. Phương pháp xác định các thông số đầu vào cho quá trình mô phỏng 63

3.4. Cài đặt mô phỏng 66

3.4.1. Mô phỏng cụm cao áp 66

3.4.2. Mô phỏng cụm trung áp 70

3.4.3. Mô phỏng cụm thấp áp 74

3.4.4. Mô phỏng cụm cô đặc chân không 75

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 79

4.1. So sánh và đánh giá kết quả mô phỏng 79

4.1.1. Thiết bị R-01 79

4.1.2. Thiết bị E-01 80

4.1.3. Thiết bị V-02 và V-03 81

4.1.4. Kết quả của các dòng nguyên liệu (dòng 39 và CO2) 82

4.1.5. Thiết bị V-04 83

4.1.6. Thiết bị V-14 và V-15 84

4.2. Khảo sát và tối ưu một số thông số trong mô phỏng. 85

4.2.1. Ảnh hưởng của công suất nhiệt reboiler của thiết bị V-02 đến lượng nguyên liệu NH3 được sử dụng 85

4.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của công suất reboiler vào lượng NH3 trong sản phẩm đáy thiết bị V-03 87

4.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ làm việc thiết bị F-2 đến lượng nguyên liệu NH3 sử dụng 88

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TỔNG HỢP URÊ 92

5.1. Mục đích 92

5.2. Các thông số đầu vào 92

5.3. Tính toán cân bằng vật chất cho thiết bị tổng hợp R-01 [2] 92

5.4.2. Thể tích, chiều dài và đường kính thiết bị 95

5.4.3. Độ dày thân thiết bị: 96

5.4.4. Đường kính ngoài thiết bị 96

5.4.5. Số đĩa sử dụng trong tháp 97

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

LINK DOWNLOAD