Quá trình sản xuất đạm hai lá

Lời cảm ơn Lời đầu tiên nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới K S Vương Thị Bích Hiền đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cũng như định hướng về mặt kiến thức và tạo điều kiện tốt nhất giúp đỡ nhóm em suốt thời gian thực hiện đề tài này Chúng em xin chân thành cảm ơn đến Viện Kỹ Thuật Hoá Học đã tạo điều kiện tốt nhất để chúng em có thể hoàn thành đồ án này Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2018 Nhóm thực hiện MỤC LỤC Lời cảm ơn 1 Lời mở đầu 4 Phần mở đầu I Lý do chọn đề tài 5 II Mục đíc.

Lời cảm ơn Lời nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới K.S Vương Thị Bích Hiền trực tiếp hướng dẫn bảo định hướng mặt kiến thức tạo điều kiện tốt giúp đỡ nhóm em suốt thời gian thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn đến Viện Kỹ Thuật Hoá Học tạo điều kiện tốt để chúng em hồn thành đồ án Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2018 Nhóm thực MỤC LỤC Lời cảm ơn .1 Lời mở đầu Phần mở đầu I Lý chọn đề tài .5 II Mục đích nghiên cứu Nội dung Phần I: Giới thiệu Viện KTHH ngành KTHH I Giới thiệu ngành KTHH II Giới thiệu Viện KTHH .7 III Giới thiệu mơn Hố-Lý .10 Phần II: Nhu cầu sử dụng 11 Phần III: Tính nguyên liệu sản phẩm I Axit Nitric 11 II Amoniac .13 III Amoni Nitrat .14 Phần IV: Phương pháp sản xuất đạm I Quá trình UCB .23 II Công nghệ Stamicarbon .24 III Quá trình công nghệ NSM/NORK HYDRO 25 Kết Luận 27 Tài liệu tham khảo 28 Lời Mở Đầu Phân đạm (hay gọi phân đạm amoni nitrat) chiếm 11% lượng tiêu thụ giới,sở dĩ chiếm lượng tiêu thụ lớn cung cấp đồng thời ion amoni nitrat đề có lợi cho trồng Vì đồ án này, với đề tài “ Quá trình sản xuất Đạm hai lá”, nhóm em muốn đưa tổng qt tính chất hố lý hợp chất, đưa cơng nghệ sản xuất có giới, sau lựa chọn, mơ cơng nghệ thích hợp, tối ưu hố q trình… nhằm mong hiểu rõ tìm cách làm chủ cơng nghệ sản xuất sau PHẦN MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đạm hai có vai trò quan trọng.Ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng amoni nitrat lớn khoảng 100.000 tấn/năm, dự kiến 150.000 vào năm 2020 Nhưng tính đến đầu năm 2015 lượng amoni nitrat nước ta chủ yếu nhập từ nước ngoài, đặc biệt Trung Quốc Hiện dây truyền tổng hợp Ammonium Nitrate phải mua quyền từ nước ngồi, việc để làm chủ cơng nghệ việc nghiên cứu mô hệ thống thiết bị cần thiết II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu nhu cầu sử dụng phân đạm amoni nitrat nước - Nghiên cứu sản xuất phân đạm đạm amoni nitrat * Nội dung kết đạt được: - Tìm hiểu tổng quan amoni nitrat, tính chất hố lý ứng dụng thực tiễn - Tìm hiểu phương pháp sản xuất phân đạm amoni nitrat NỘI DUNG PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC VÀ NGÀNH KỸ THUẬT HOÁ HỌC I GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH KĨ THUẬT HOÁ Kỹ thuật hố học cũ kỹ ngành cơng nghiệp chế biến Di sản bắt nguồn từ trình lên men bốc văn minh ban đầu vận hành Kỹ thuật hoá học đại lên với phát triển hoạt động sản xuất hố chất, quy mơ lớn nửa sau kỷ 19 Trong suốt trình phát triển kỷ luật độc lập, kỹ thuật hoá học hướng tới giải vấn đề thiết kế vận hành nhà máy lớn để sản xuất liên tục Sản xuất hoá chất vào kỷ 19 bao gồm hoạt động thủ công khiêm tốn Gia tăng nhu cầu, mối quan tâm công chúng phát thải nước thải độc hại, cạnh tranh quy trình đối thủ tạo ưu đãi cho hiệu cao Điều dẫn đến xuất kết hợp với nguồn lực cho hoạt động lớn gây chuyển đổi từ nghề thủ công sang ngành công nghiệp dựa khoa học Kết nhu cầu cho nhà hoá học với kiến thức quy trình sản xuất, gọi nhà hố học cơng nghiệp nhà cơng nghệ hố học Các kỹ sư hoá học sử dụng chung vào khoảng năm 1900 Mặc dù xuất sản xuất hố chất truyền thống, thơng qua vai trị phát triển ngành cơng nghiệp dầu khí mà kỹ thuật hố học trở thành vững thành lập kỷ luật độc đáo Nhu cầu nhà máy có khả vận hành quy trình tách vật lý liên tục mức hiệu cao thách thức mà nhà hố học kỹ sư khí truyền thống đáp ứng Một bước ngoặt việc phát triển kỹ thuật hoá học ấn phẩm vào năm 1901 sách giáo khoa chủ đề này, George E Davis, nhà tư vấn hoá học Anh Điều tập trung vào việc thiết kế mặt hàng thực vật cho hoạt động cụ thể Khái niệm nhà máy chế biến bao gồm số hoạt động, chẳng hạn trộn, bay lọc, hoạt động tương tự, sản phẩm, dẫn đến khái niệm hoạt động đơn vị Điều lần phát minh kỹ sư hoá học người Mỹ Arthur D Little vào năm 1915 hình thành sở cho việc phân loại kỹ thuật hoá học chi phối chủ đề 40 năm tới Số lượng w động đơn vị — khối xây dựng nhà máy hố chất - khơng lớn Sự phức tạp phát sinh từ nhiều điều kiện khác mà theo hoạt động đơn vị thực Trong cách mà nhà máy phức tạp chia thành hoạt động đơn vị bản, phản ứng hố học liên quan đến ngành cơng nghiệp phân loại thành nhóm định quy trình đơn vị (ví dụ, polyme hoá, este hoá nitrat hoá) Việc phân loại thành quy trình đơn vị mang lại hợp lý hoá cho việc nghiên cứu kỹ thuật quy trình Nghiên cứu tượng mà dựa kỹ thuật hố học u cầu mơ tả chúng dạng toán học dẫn đến kỹ thuật toán học phức tạp Sự đời máy tính kỹ thuật số cho phép tính tốn thiết kế tốn thực nhanh chóng, mở đường cho việc tối ưu hố xác quy trình cơng nghiệp Các biến thể thông số khác nhau, chẳng hạn nguồn lượng sử dụng, bố trí nhà máy yếu tố mơi trường, dự đốn xác nhanh chóng để lựa chọn kết hợp tốt Kỹ thuật hoá học bao gồm nguyên lý ứng dụng loạt ngành công nghiệp đa dạng hoá dầu, gốm sứ, lọc dầu, kim loại bản, nhựa, công nghệ sinh học, chế biến thực phẩm, dược phẩm, thuỷ tinh hoá chất nói chung Sau hồn tất phần kiến thức tảng khoa học kỹ thuật ngành Kỹ thuật Hoá học hai năm học đầu, sinh viên chọn học mơn tự chọn thuộc phần kiến thức chuyên ngành như: kỹ thuật chế biến dầu khí (lọc hố dầu), kỹ thuật hố hữu (hố mỹ phẩm, hương liệu, nhuộm in,…), kỹ thuật hố vơ (phân bón, xi măng, silicat, ), kỹ thuật phân tích – hố lý, kỹ thuật q trình thiết bị II GIỚI THIỆU VỀ VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC Văn phòng Viện: 214-C4 Tel/Fax: +84-24-38680070 Hotline: +84-919680070 Email: SCE@hust.edu.vn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (Hanoi University of Science and Technology) thành lập ngày 15 tháng 10 năm 1956 trường Đại học kỹ thuật hàng đầu Việt Nam Đồng thời trung tâm nghiên cứu khoa học chuyển giao cơng nghệ lớn Việt Nam Q trình hình thành, xây dựng phát triển viện Kỹ thuật hoá học gắn liền với trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tháng năm 1956 Khoa Hoá-Thực phẩm Khoa thành lập Trường Đại học Bách Khoa Hà nội Năm 1999, Bộ môn Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Công nghệ Lương thực Thực phẩm, Công nghệ Thực phẩm nhiệt đới tách khỏi Khoa Trung tâm Công nghệ Sinh học thành lập Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm Đến nay, sở nhóm ngành Hố học hình thành Khoa Cơng nghệ Hố học gồm 14 Bộ mơn 01 Phịng thí nghiệm Cơng nghệ Lọc Hố dầu & Vật liệu Xúc tác Hoá lý Hoá Hữu Hoá Phân tích Hố Vơ cơ-Đại cương Cơng nghệ In Máy thiết bị cơng nghệ Hố chất-Dầu khí Cơng nghệ Hữu cơ-Hố dầu Cơng nghệ chất Vơ Cơng nghệ Điện hố Bảo vệ Kim loại 10 Q trình-Thiết bị cơng nghệ Hố học-Thực phẩm 11 Cơng nghệ Vật liệu Silicát 12 Xây dựng Công nghiệp 13 Công nghệ Xenluloza-Giấy 14 Cơng nghệ Hố dược & Bảo vệ thực vật 15 Phịng Thí nghiệm Cơng nghệ Lọc hố dầu Vật liệu Xúc tác Hấp phụ Trong suốt trình hình thành phát triển , viện Kỹ thuật hoá học gặp nhiều khó khăn song đạt thành tựu to lớn Cùng với trình đổi phát triển Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Kỹ thuật hố học tích cực triển khai hoạt động đổi toàn lĩnh vực: Đào tạo, Nghiên cứu khoa học xây dựng sở vật chất Chương trình đào tạo đổi toàn diện theo hướng đại hội nhập Đa dạng hố loại hình đào tạo Mở rộng chương trình đào tạo đặc biệt (Kỹ sư tài năng, chương trình tiên tiến), phát triển đào tạo sau đại học (Cao học, Nghiên cứu sinh) Kết hợp đào tạo lý thuyết kỹ thực hành Gắn chặt đào tạo nghiên cứu khoa học Hoạt động nghiên cứu 10  Việc sản xuất nitrat amoni công nghiệp đơn giản mặt hố học dù cơng nghệ đầy thách thức Phản ứng trung hịa Amoniac với Axit Nitric tạo dung dịch Amoni Nitrat: HNO3 + NH3 =NH4NO3 (aq) Để sản xuất quy mô công nghiệp, phản ứng thức cách sử dụng khí Amoni khan Axit Nitric đậm đặc Phản ứng xảy mãnh liệt tỏa nhiệt Người không kinh nghiệm, không đủ thiết bị, không chuẩn bị sẵn khơng nên thực với khí khan axit đặc này, dù với loãng lớn nước khơng nên xem thí nghiệm dễ Sau dung dịch muối tạo thành , thường nồng độ khoảng 83%, lượng nước dư làm khơ đến mức amoni nitrat có nồng độ khoảng 95%-99,9% (amoni nitrat chảy), tuỳ theo mức độ  Amoni Nitrat dùng làm phân bón trực tiếp Trên giới, Amoni Nitrat chiếm khoảng 11% lượng phân bón nito cho trồng hàm lượng nito cao tương đối rẻ  Ngoài Amoni Nitrat dùng làm chất oxy hoá làm thành phần số loại thuốc nổ 1, Tính Chất Vật Lý Amoni Nitrat chất bột màu trắng nhiệt độ phòng áp suất tiêu chuẩn, nóng chảy nhiệt độ 169,9oC, khối lượng phân tử 80,04336 g/mol Khối lượng riêng 1,73 g/cm3 Nhiệt độ sôi khoảng 210oC áp suất khí bị phân huỷ khoảng nhiệt độ Amoni Nitrat dễ tan nước Các dạng tinh thể Amoni Nitrat: 16 Amoni Nitrat tồn dạng tinh thể Người ta chứng minh điều kiện nhiệt độ áp suất tương đối cao, Amoni Nitrat tồn dạng tinh thể thứ Khi thay đổi từ pha V pha VI từ pha III pha II kéo theo giảm thể tích ứng với 3,0 1,3% chuyển từ pha VI pha III từ pha II pha I kèm theo tăng thể tích tương ứng 3,6% 2,1% Tuy nhiên, có số điểm bất thường tăng áp suất lên 8826 Bar (9000 Kg/cm2) pha II biến thay pha VI Đặc biệt, mẫu Amoni Nitrat sấy khô triệt để chuyển pha 32oC biến thay chuyển pha 50oC đồng thời loại trừ tồn pha III Nhìn chung, chuyển pha trường hợp giả bền Pha III pha IV có ý nghĩa quan trọng mặt thực tiễn Vì trước hết, chuyển pha chúng xảy nhiệt độ gần với nhiệt độ môi trường thứ hai chuyển pha kèm theo thay đổi lớn thể tích Nếu thay đổi pha lặp lặp lại nhiều lần dẫn đến phá huỷ tính chất sản phẩm Vì thế, để thu sản phẩm amoni nitrat bền phải tiến hành ổn định chúng cách chống lại chuyển pha 17 2, Độ Tan Của Amoni Nitrat 18 Amoni Nitrat dễ tan nước độ tan tan nhanh theo nhiệt độ, Hình 1.2 Trong dung dịch đặc, đặc biệt khoảng nhiệt độ từ 90-100%, chí thay đổi nhỏ hàm lượng nước tạo thay đổi đáng kể nhiệt độ kết tinh Trong công nghiệp, người ta ứng dụng tính chất để xác định hàm lượng nước dung dịch Amoni Nitrat Amoni Nitrat tan đáng kể nhiều dung môi hưu dung môi nước khác  Tỷ trọng Amoni Nitrat Amoni Nitrat rắn có tỷ trọng 1,725 g/cm3 nhiệt độ phòng dạng tinh thể thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ Hình 1.1 Tỷ trọng dung dịch nước bảo hoà Amoni Nitrat dung dịch Amoni Nitrat sôi cho bảng 1.2 rộng Hình 1.3 19  pH dung dịch Amoni Nitrat nước 20 pH dung dịch Amoni Nitrat thông số điều khiển quan trọng trình sản xuất Nó thường đo với dung dịch Amoni Nitrat 10% khối lượng có giá trị khoảng ÷ Với dung dịch này, thêm lượng nhỏ axit nitric Amoniac làm thay đổi đáng kể pH, điều minh hoạ Hình 1.4  Tính hút ẩm kết khối bảo quản Amoni Nitrat chất hút ẩm mạnh Chẳng hạn nhiệt độ 30oC khơng khí có độ ẩm tương đối lớn 60% Amoni Nitrat bị hút ẩm Độ hút ẩm Amoni Nitrat tốc độ hút ẩm từ khơng khí giảm trộn lẫn nấu chảy với chất khác ( Amoni Sunfat), áp suất nước dung dịch bão hoà hai muối lớn áp suất nước dung dịch bảo hòa Amoni Nitrat Tuy nhiên, khơng tạo thành hydrat Độ ẩm khơng khí nhiệt độ khác cân với dung dịch Amoni Nitrat bảo hoà cho Bảng 1.3 Bảng 1.3: Độ hút ẩm Amoni Nitrat Nhiệt độ, oC 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Độ ẩm, % 82 75 70 67 63 59 56 51 53 48 21 Phương pháp phịng ngừa hút ẩm Amoni Nitrat có hiệu là: bảo quản muối bao bì kín bền, ví dụ: bao nhựa pholyethylen Amoni Nitrat bị kết khối mạnh lý do: độ tan nước cao, hịa tỏa lượng nhiệt lớn, hút ẩm mạnh biến đổi đa hình Điều gây khó khăn cho việc bảo quản sử dụng Những biện pháp chống kết khối hiệu là: - Sản xuất sản phẩm dạng hạt - Làm lạnh sản phẩm tháp tạo hạt đến 30oC, nghĩa thấp nhiệt độ biến đổi cấu hình NH4NO3 ( VI )