Cương vị khử CO2 bằng dung dịch kiềm nóng

+ Mục đích: Cương vị này dùng dung dịch K2CO¬3 nóng để khử bỏ khí CO¬2 trong hỗn hợp khí biến đổi, khí sau khi khử CO2 gọi là khí tinh chế được tiếp tục đưa đi khử CO và CO2 vi lượng ở bước tiếp theo, để làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3.

Tận dụng nhiệt dư của khí biến đổi và hơi nước 5kg/cm¬¬¬2, gia nhiệt cho dung dịch sau hấp thụ để thực hiện quá trình tái sinh khôi phục lại năng lực hấp thụ của dung dịch.

Thu hồi lượng khí CO2 thoát ra khỏi dung dịch trong quá trình tái sinh, làm nguyên liệu để sản xuất Urê và các sản phẩm khác như CO2 lỏng - rắn, Sôda, NH4HCO3, CaCO3...

+ Nguyên lý hấp thụ CO2 bằng kiềm nóng và nhả hấp thụ.

Hấp thụ: K2CO3 + H2O + CO2 = 2KHCO3 + Q

Xúc tác: DEA (di-ethanol amin)

Nhả hấp thụ: 2KHCO3 = K2CO3 + H¬2O + CO2 (nhiệt độ)

Dung dịch kiềm nóng bao gồm:

- K2CO3: M= 183,21, tinh thể màu trắng dễ hòa tan trong nước, dung dịch hòa tan trong nước thể hiện tính kiềm, là môi chính hấp thụ CO2.

- DEA: M=105, là amin hữu cơ có tính kiềm, không màu hoặc màu vàng, là chất xúc tác làm tăng năng lực hấp thụ của dung dịch K2CO3.

- KVO3: M=138,2, khi điều chế thông thường hòa tan V2O5 và K2CO3, là chất ức chế ngăn chặn sự ăn mòn đường ống thiết bị có trong dây chuyền. KVO3 là chất oxy hóa mạnh có thể tác dụng với Fe tạo thành một lớp trơ, từ đó mà bảo vệ được sự ăn mòn thiết bị.

Lưu trình công nghệ

+ Lưu trình khí đi khử CO2: Khí biến đổi sau khử lưu huỳnh qua thiết bị trao đổi nhiệt, được gia nhiệt bởi khí từ công đoạn biến đổi đến, nhiệt độ tăng từ 40oC đến 90oC và đi vào phía dưới tháp hấp thụ, khí sau khi khử CO2 ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ, qua thiết bị làm lạnh bằng nước, thiết bị phân ly rồi đi về đoạn IV máy nén 667.

+ Lưu trình dung dịch khử CO2: Dung dịch giàu ra từ đáy tháp hấp thụ CO2 với lưu lượng 850m3/h, được giảm áp bằng van điều tiết dịch diện LIC 804A,C; trong đó khoảng 600m3/h dung dịch giàu được khống chế bằng LIC804A qua tổ máy turbin của bơm dung dịch nghèo để thu hồi năng lượng, sau đó hỗn hợp với khoảng 250 m3/h dung dịch giàu còn lại được khống chế bằng LIC804C cùng đi vào bộ phận bốc hơi nhanh ở đỉnh tháp tái sinh tăng áp (khi tổ turbin ngừng vận hành thì cắt LIC 804A) dùng LIC 804B và LIC 804C phối hợp khống chế dịch diện, khoảng 30% CO2 bị nhả khỏi dung dịc.

Khoảng 300-400m3/h dung dịch giàu đi ra khỏi đáy bộ phận bốc hơi nhanh, đi đến phần trên tháp tái sinh thấp áp, khoảng 30m3/h dung dịch giàu còn lại chảy xuống đoạn đệm thứ nhất tiếp tục tái sinh. Một phần dung dịch bán nghèo ra khỏi đáy đoạn đệm thứ nhất đi đến phần giữa của tháp tái sinh thấp áp rồi trộn lẫn với dung dịch bán nghèo đi từ phần trên xuống. Một phần nhỏ dịch ở đây được trích đi lọc bằng than hoạt tính, phần còn lại gần 600m3/h ra khỏi đáy đoạn trên rồi cùng với dung dịch sau bộ lọc than hoạt tính được đưa vào bơm dung dịch bán nghèo để tăng áp và phun vào phần giữa tháp hấp thụ CO2. Dung dịch bán nghèo còn lại khoảng 250m3/h được chảy từ đáy đoạn đệm thứ nhất của tháp tái sinh tăng áp qua đoạn đệm thứ hai tiếp tục tái sinh. Ra khỏi đáy đoạn đệm thứ hai được đưa vào bộ đun sôi bằng hơi nước 0,5MPa và bộ đun sôi bằng khí biến đổi rồi trở lại tháp tái sinh tăng áp.

Dung dịch ra khỏi đáy tháp tái sinh tăng áp có nhiệt độ 120-125oC, đi đến phần dưới tháp tái sinh thấp áp, được gia nhiệt bốc hơi bởi nhiệt của hơi nước thu hồi từ bộ phận thải nước ngưng đến. Hơi nước được ngưng tụ và cùng dung dịch nghèo ra khỏi đáy tháp tái sinh thấp áp với lưu lượng 250m3/h nhiệt độ 110 - 115 oC qua bộ làm lạnh dung dịch bằng nước ngưng có nhiệt độ 70 - 90oC, đến bơm dịch nghèo để tăng áp và phun vào đỉnh tháp hấp thụ CO2.

Nước ngưng tụ của hệ thống được thu hồi về bể ngầm và qua bơm nước ngưng hồi lưu để tăng áp rồi bổ sung vào đỉnh của phần trên tháp tái sinh thấp áp và đáy tháp tái sinh tăng áp, để cân bằng lượng nước của hệ thống bị bốc hơi theo khí tái sinh và duy trì sản xuất bình thường.

+ Lưu trình hệ tái sinh nhả khí CO2: Khí CO2 thoát ra khỏi dung dịch đi vào từ đỉnh tháp tái sinh thấp áp, vào bộ làm lạnh bằng nước để phân ly nước, rồi được hút vào Tuy-e và hỗn hợp với khí CO2 đến từ đỉnh tháp tái sinh tăng áp, sau đó qua thiết bị làm lạnh khí tái sinh CO2 bằng nước, nhiệt độ giảm xuống ≤ 40oC, qua bộ phân ly để phân ly hơi nuơcs và dung dịch rồi đưa đi sản xuất Urê và CO2 lỏng - rắn.

+ Lưu trình hơi nước đun sôi đáy tháp tái sinh dung dịch khử CO2: Hơi nước quá nhiệt 0,5MPa từ mạng ống chung đến, được làm lạnh giảm nhiệt độ bởi nước ngưng đến từ bơm nước ngưng, khống chế nhiệt độ 180 - 190oC đưa vào bộ đun sôi bằng hơi nước, rồi qua bộ thải nước ngưng. Hơi nước chưa ngưng được đưa đến đáy tháp tái sinh để gia nhiệt còn nước ngưng được đưa đến thùng chứa.