CHƯƠNG 5. ÁP DỤNG GIẢI PHÁP ĐỒNG LỢI ÍCH TRONG MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP TRỌNG ĐIỂM
5.4. Công nghiệp hóa chất
Nito, photpho và kali là 3 nguyên tố rất cần thiết cho sự sinh trưởng của thực vật. Phần này sẽ đề cập đến quá trình sản xuất phân đạm urê. Hình 5.10 mô tả quá trình sản xuất amoniac - nguyên liệu sản xuất amoni sulfat, thành phần chính của phân đạm. Để sản xuất amoniac, kỹ thuật phổ biến nhất vẫn là phản ứng giữa nitơ và hydro, do ông Haber-Bosch, người Đức, phát minh ra vào đầu thế kỷ XX.
Khí CO2 phát sinh trong quá trình loại bỏ CO2 được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân đạm urê cùng với amoniac. Qui trình này thường được sử dụng khi xây dựng nhà máy tổng hợp amôniăc và nhà máy tổng hợp đạm urê cạnh nhau.
2NH3+ CO2 = (NH2)2CO+H2O
Hình 5.10: Quy trình sản xuất NH3
(2) Kiểm soát ô nhiễm không khí
Công đoạn quan trọng để kiểm soát ô nhiễm không khí trong quy trình sản xuất amôniăc là công đoạn cải tiến chất lượng nhiên liệu (tuyển chọn nhiên liệu để đốt) và quản lý quá trình đốt. Nếu sử dụng khí thiên nhiên làm nhiên liệu và tiến hành quản lý đốt một cách phù hợp thì có thể giảm được nồng độ bụi, NOX, SO2 trong khí thải.
Ngoài ra, nếu thu hồi được lượng nhiệt thải phát sinh trong công đoạn hình thành amôniăc thì có thể vừa cắt giảm được lượng phát thải khí nhà kính và vừa tiết kiệm được năng lượng.
(3) Biện pháp tiết kiệm năng lượng (để giảm phát thải CO2)
Phần này giới thiệu nội dung tiết kiệm năng lượng trên cơ sở kết quả khảo sát tại Nhà máy Kawasaki – Công ty Cổ phần Showa Denko sản xuất amoniac làm nguyên liệu cho sản xuất phân đạm.
Ba lò hơi cung cấp hơi nước cho các thiết bị sản xuất trong nhà máy đã được lắp đặt tinh giản lại thành 1 tổ hợp phát điện. Ngoài ra, đường ống cũng đã được bố trí sao cho có thể thu hồi được
CH4 Công đoạn cải tiến Không khí (N2)
Công đoạn chuyển đổi CO
Công đoạn CH4
hóa
Công đoạn hình thành amôniăc
CO2
Nhiên liệu
Máy nén Khí thải
Công đoạn loại trừ
CO2
Nhiệt thải Nhiệt thải Đốt cháy
N2+3H2→2NH3
nhiệt thải từ các xưởng phát sinh nhiệt thải trong nhà máy. Một trong những ví dụ điển hình đó là sử dụng nhiệt phát sinh ở tháp hình thành amôniăc để đun nóng nước ngưng tụ của lò hơi phát điện nhằm giảm lượng nhiên liệu sử dụng ở lò hơi chính.
5.4.2. Lọc dầu
(1) Qui trình sản xuất
Dầu thô, trước tiên, được phân tách bằng thiết bị chưng cất để thành các sản phẩm (phân đoạn) như CNG LPG, naphtha, dầu hỏa, dầu nhẹ và dầu cặn dựa vào sự chênh lệch về nhiệt độ hóa hơi.
Khoảng nhiệt độ hóa hơi của các sản phẩm dầu mỏ được trình bày trong Bảng 5.7. Dầu cặn, nếu để nguyên không tinh chế tiếp thì hầu như không có giá trị thương phẩm. Do đó, dầu cặn thường được tinh chế tiếp bằng thiết bị lọc hydro hóa, thiết bị tiếp xúc cải tiến chất lượng, thiết bị khử/phân giải lưu huỳnh trong dầu nặng….
Khí sinh ra trong nhà máy lọc dầu chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu cho các thiết bị trong nhà máy. Hydro sunfua sinh ra từ thiết bị lọc hydro hóa sẽ được thiết bị thu hồi lưu huỳnh chuyển thành lưu huỳnh rồi thu hồi lại.
Bảng 5.7.Khoảng nhiệt độ hóa hơi của các sản phẩm từ quá trình chưng cất dầu thô15 Sản phẩm (phân đoạn) Khoảng nhiệt độ hóa hơi
CNG Metan (Bay hơi -163oC) Etan (Bay hơi - 89oC) LPG Propan (Bay hơi - 42 oC) Butan (Bay hơi - 1oC) Xăng 35~180 oC
Dầu hỏa 170~250 oC Dầu nhẹ 240~350 oC Dầu cặn Từ 350 oC trở lên (2) Kiểm soát ô nhiễm không khí
① Biện pháp kiểm soát SOx
Trong nhà máy lọc dầu có áp dụng các thiết bị lọc hydro hóa hoặc thiết bị hydro hóa khử lưu huỳnh trong công đoạn lọc loại bỏ thành phần lưu huỳnh trong dầu nguyên liệu và các thiết bị tiếp xúc phân giải hoặc thiết bị hydro hóa phân giải trong công đoạn phân giải dầu nặng. Khí phụ phẩm của các thiết bị này được sử dụng làm nhiên liệu, nhưng các khí phụ phẩm này lại có chứa nhiều hydro sunfua (H2S) nên nếu đốt cháy luôn thì sẽ sinh ra nhiều SO2. Vì vậy, các nhà máy lọc dầu đều thực hiện kiểm soát ô nhiễm đối với lưu huỳnh ô xít bằng cách lắp đặt các thiết bị như dưới đây.
a. Thiết bị thu hồi lưu huỳnh
Thiết bị thu hồi lưu huỳnh (SRU: Sulfur Recovery Unit) gồm có công đoạn tách và thu hồi H2S trong khí phụ phẩm bằng thiết bị rửa khí và công đoạn thu hồi S từ H2S đậm đặc đã được phân tách.
b. Thiết bị xử lý khí thải (tail gas) *
15Tham khảo Mục 1: Giải thích chung – Chương 4: Lọc dầu – Quy chế Dầu mỏ Phiên bản thứ 4 –Công ty Cổ phần
Tỉ lệ thu hồi lưu huỳnh của SRU vào khoảng 97% và khí loại bỏ off gas (tail gas) của SRU này sẽ được chuyển đến thiết bị xử lý khí thải (TGTU) để thu hồi nốt phần lưu huỳnh còn sót lại.
Nhờ vậy mà tổng tỉ lệ thu hồi lưu huỳnh được cải thiện lên tới trên 99,90%.
c. Thiết bị xử lý SOx trong khí thải
Thiết bị này được lắp đặt để loại bỏ Sox chứa trong khí thải của lò hơi.
③ Biện pháp kiểm soát NOx
Biện pháp chủ yếu được áp dụng để kiểm soát NOx trong các nhà máy lọc dầu là sử dụng vòi đốt ít sinh khí NOx và thiết bị khử NOx trong khí thải bằng phương pháp khử tiếp xúc với amôniăc. Ngoài ra, một số nhà máy lọc dầu còn áp dụng cả phương pháp đốt cháy hai giai đoạn và phương pháp tuần hoàn khí thải.
(3) Biện pháp tiết kiệm năng lượng (để giảm phát thải CO2)
Như đã trình bày trên, trong nhà máy lọc dầu, các thiết bị sử dụng năng lượng thường được lắp đặt cạnh nhau, nên các biện pháp tiết kiệm năng lượng có thể áp dụng rất đa dạng. Điều quan trọng là tiết kiệm năng lượng không chỉ dừng lại ở giải pháp cho một thiết bị đơn lẻ mà phải là giải pháp sử dụng nhiệt chung cho tất cả các thiết bị này. Bảng 5.8 mô tả ví dụ về giải pháp tiết kiệm năng lượng đối với thiết bị lọc dầu và các thiết bị phụ trợ khác (hơi nước, điện) trong nhà máy lọc dầu.
Bảng 5.8. Ví dụ về cácgiải pháp tiết kiệm năng lượng trong nhà máy lọc dầu
1 Sử dụng nhiệt hiệu quả Lắp đặt máy chuyển đổi nhiệt hiệu quả, sử dụng nhiệt lẫn nhau giữa các thiết bị lọc…
2 Lắp thiết bị kiểm soát mức độ cao, thiết bị hiệu suất cao
Tăng cường kiểm soát mức độ cao bằng máy tính, áp dụng hệ thống đồng phát (cogeneration)…
3 Nâng cao hiệu quả hệ thống điện
Lắp thay thế động cơ hiệu suất cao…
4 Cải thiện nâng cao hiệu quả của qui trình qui mô lớn
Tích hợp và sử dụng nhiệt chung cho nhiều thiết bị…
Nguồn: Ngành công nghiệp dầu hôm nay 2015 (Liên đoàn dầu Nippon)