công nghệ sản xuất oxi nito

công nghệ sản xuất oxi nito

Danh sách nhóm 1

1.Phan Quốc An 7.Hồ Thị Thúy Hằng

2.Hoàng Tuấn Anh 8.Nguyễn Hữu Hoàng 3.Đặng Thị Kim Anh 9 Hoàng Thị Huế

4.Trần Hữu Dương 10.Hoàng Thị Hồng Hòa

5 Đàm Xuân Đức 11.Lê Thị Hoa

6.Nguyễn Thị Hằng 12.Đặng Quang Hùng

NỘI DUNG

ĐIỀU CHẾ HIDRO

Hóa lỏng khí bằng làm lạnh thâm độ

Chưng không khí lỏng

Các hệ thống điều chế Oxi và Nitơ

Phương pháp làm lạnh thâm

độ khí cốc

Phương pháp chuyển hóa mêtan

Nitơ được dùng

để tổng hợp Amôniac, canxi xyanamit, làm môi trường trơ trong nhiều quá trình

sản xuất.

1.2 Ðiều chế Nitơ và oxi bằng

phương pháp hóa lỏng không khí

GIAI ĐOẠN 1

- Hóa lỏng hỗn hợp khí bằng làm lạnh thâm

độ.

GIAI ĐOẠN 2

- Chưng phân đoạn sản phẩm lỏng thu được

ứng dụng thực tế

1.2.1Hóa lỏng khí bằng làm lạnh thâm độ

Không khí nén trong cụm máy nén có p = 1 atm →

200 atm rồi đưa vào thiết bị làm lạnh để làm lạnh bằng nước đến t°=18°C → 20°C, rồi qua thiết bị truyền

nhiệt trung gian và thiết bị làm lạnh bằng amôniac là thiết bị truyền nhiệt chính đến t° = -50°C, qua van tiết lưu thì một phần không khí hóa lỏng

Không khí lạnh không hóa lỏng, được đưa trở lại trong các thiết bị truyền nhiệt

Một số máy sản xuất oxi

Quá trình tách bằng phương pháp chưng cất các nguyên tố trong không khí lỏng dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của chúng, phương pháp này có thể điều chế được nitơ và oxi nguyên chất ( từ không khí)

Ghi chú:thành phần không khí gồm

nhiều nguyên tố thành phần thể tích (%): nitơ: 78,030 %; oxi:20,990 %;Argon:

0,933 %;Cacbonic:0,030 %;Hydro:0,01 %

Không khí nén ở p = 50 → 100 atm đã làm lạnh được đưa vào ruột gà của thiết bị bốc hơi không khí lỏng thuộc cột chưng

sau đó qua tiết lưu, áp suất giảm đến 6 atm Toàn bộ hỗn hợp được đưa vào phần dưới cột Chức năng của cột là tạo nên

một dòng hơi đi lên trên và một dòng chất lỏng chảy từ trên xuống Nhờ cấu tạo của các “đĩa” ở trong cột chưng cất phân đoạn, dòng hơi và dòng lỏng tiếp xúc mật thiết với nhau đảm bảo sự trao đổi thường xuyên của các phân tử Những phân

tử của chất có nhiệt độ sôi thấp hơn (N) đi nhiều vào dòng

hơi, những phân tử của chất có nhiệt độ sôi cao hơn (O) đi

nhiều vào dòng lỏng Cột làm việc liên tục và cột có càng

nhiều đĩa thì việc tách riêng 2 chất ra càng hoàn toàn Trong quá trình chưng trong cột, hàm lượng nitơ ở các đĩa phía trên ngày càng cao và lên đến các ống chùm của thiết bị ngưng tụ - bốc hơi, hầu như chỉ còn nitơ nguyên chất còn oxi lỏng chảy

ra ở phía dưới

Video chưng cất phân đoạn

1.2.3 Các hệ thống điều chế nitơ và oxi

bị hoàn nhiệt và máy giãn nở kiểu tuabin

Hệ thống tiết lưu không khí

Video điều chế oxi

Hệ thống tiết lưu không khí nén

có làm lạnh sơ bộ amôniac:

Trong không khí thường có tạp chất: bụi, hơi nước và CO2, khí C2H2 là những hợp chất có hại cần phải loại bỏ, nước và CO2 đóng băng tương đối cao làm tắt đường ống, đặc biệt là C2H2 tạo thành hợp chất nổ

Do vậy, ta phải cho không khí qua thiết bị lọc, rồi cho qua máy nén bốn cấp có p = 8 → 10

atm, sau đó đưa vào thiết bị khử CO2 bằng

NaOH 10% sau đó không khí được đưa trở lại máy nén 2 cấp nữa p = 35 → 60 atm.

Ở máy nén ra không khí được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt làm lạnh bằng nitơ ở tháp chưng, rồi vào thiết bị làm lạnh bằng amôniac theo kiểu ruột gà, không khí nén đi bên trong còn amôniac đi trong không gian giữa 2 ống Nước thường đóng băng

trong ruột gà nên qua 1 ngày đêm cần phải xử lý băng đọng bằng cách thổi amôniac ở

SƠ ĐỒ PHÂN ĐOẠN

1.3 Ðiều chế hidro : GỒM 3 PHƯƠNG PHÁP

Ðiện phân

nước

Phương pháp phân ly khí cốc bằng cách làm

lạnh thâm độ

Chuyển hóa các Hydro Cacbon

Video điện phân nước

Video điều chế hidro

1.3.1 Phương pháp làm lạnh thâm độ khí cốc

Thành phần

khí cốc (%):

Hidro: 35 - 61% ; Khí CO2 2-4%;

Metan 24 - 28%

N2: 2 - 7 % ; Oxi :0,2 -2,5%;- Olêfin(etylen,propylen) :1,5 -

3%

Sơ đồ lưu trình điều chế hiđrô bằng phương pháp

ngưng tụ phân đoạn khí cốc

1,11,14 Máy nén; 2,9,4,5,6,8:Thiết bị trao đỗi nhiệt ;7.thiết

bị phân ly etylen ; 3.thiết bị bốc hơi nitơ ;.10 tháp phân ly ;

12 thiết bị làm lạnh ; 13thiết bị thu hơi nhiệt ;15thiêt bị

ngưng tụ Amôniac

- Khí cốc sau khi làm sạch sơ bộ, được nén trong máy nén (1) ở áp suất 12 → 13 atm, sau đó được đưa vào

hệ thống các thiết bị trao đổi nhiệt

- Ở thiết bị trao đổi nhiệt (5), khí cốc đến -105°C bằng hỗn hợp N2-H2-CH4 làm ngưng tụ phân đoạn

propylen và các Hydro Cacbon khác

- Thiết bị trao đổi nhiệt (6) làm lạnh khí cốc bằng hỗn hợp N2-H2 đến -145°C làm ngưng tụ phân đoạn etylen có lẫn các Hydro Cacbon mạch dài, nước và CO2 dưới dạng rắn

- Elylen còn lại bị phân ly ở (7)

- Hỗn hợp vào thiết bị trao đổi nhiệt (8) làm lạnh bằng hỗn hợp N2-H2 đến -180°C làm metan ngưng tụ

- Cả hỗn hợp hơi - lỏng đều vào thiết bị bốc hơi nitơ (9)

t°=190°C

Khí ra khỏi thiết bị bốc hơi nitơ, chủ yếu chứa Hydro và nitơ ngoài ra còn có CO, CH4,oxi.Hỗn hợp này thường dùng để tổng hợp amôniac,do vậy cần phải loại bỏ các tạp chất

CO,CH4,oxi ,Do đó hỗn hợp khí được đưa vào tháp phân ly kiểu dĩa (10) đẻ rửa hỗn hợp Trước khi sử dụng, được dòng làm lạnh trong các thiết bị trao đổi nhiệt (8), (6) và (2)

Ðể cung cấp nitơ cho quá trình làm lạnh, người ta còn dùng nitơ nguyên chất điều chế được bằng phương pháp phân ly không khí, nitơ được nén trong máy nén (11) p=200 atm,

làm lạnh bằng amôniac trong thiết bị (12) đến -45°C sau lại làm lạnh trong thiết bị thu hổi nhiệt (13) Nitơ ở thiết bị (13)

ra chia làm 2 nhánh: một qua van tiết lưu (14) để tưới vào tháp (10), một nhánh dùng làm chất làm lạnh trong tháp bốc hơi nitơ (9) (15) là thiết bị ngưng tụ Bằng cách ngưng tụ

phân đoạn, người ta tận dụng tới 95% khí hydro có trong khí cốc để tổng hợp amôniac, lấy được etylen để tổng hợp

polyetylen và nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng khác

Khí còn lại là CH4, CO được dùng làm nhiên liệu trong luyện kim.

1.3.2 Phương pháp chuyển hóa mêtan với chất oxi hóa là hơi nước hoặc oxi Nguồn nguyên liệu là khí

thiên nhiên, khí dầu mỏ và khí cốc.

TÁC

CHUYỂN HÓA BẰNG OXI HOẶC KHÔNG KHÍ VÀ OXI Ở NHIỆT ĐỘ CAO

a) Chuyển hóa metan bằng hơi

nước có xúc tác

Khí thiên nhiên đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt (1) để

tăng nhiệt độ lên 380 → 400°C, rồi cho vào thiết bị khử tạp chất (2) H2 S và các tạp chất khác của lưu huỳnh

bằng cách dùng ZnO để hấp phụ, ra khỏi thiết bị (2), hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn 2 → 3 mg/m3 Hơi nước dùng

để chuyển hóa được gia nhiệt đến 380→ 400°C trong thiết bị truyền nhiệt (3), rồi hỗn hợp với khí thiên nhiên theo tỷ lệ khí : hơi nước = 1 : 2,5 ( theo thể tích) Hỗn

hợp khí hơi đi vào lò ống (4) tại đây phản ứng xảy ra

chuyển hóa CH4 bằng hơi nước xúc tác là Ni ở nhiệt độ

700→ 750°C ở phản ứng (1) Hỗn hợp khí hơi đi trong ống chứa đầy xúc tác, khí đốt đi ngoài ống t°= 1000°C

Sơ đồ công nghệ chuyển hóa metan bằng hơi nước có

Vì lượng metan còn, cho nên cần phải chuyển hóa metan cấp 2 (5) Sau khi ra khỏi thiết bị chuyển hóa metan cấp 2 là:

CH4 0,5% ; H2 56,1% ; CO 13,7% ; CO2 7,2% ; N2 22,5%

Sau khi đã chuyển hóa ở thiết bị (5) chia làm

2 nhánh: Một nhánh đi vào nồi hơi thu hồi (6) được làm lạnh đến 400(C một nhánh đi vào thiết bị tăng ẩm (7) phun nước ngưng

tụ để làm hỗn hợp bão hòa hơi nước và hạ nhiệt độ Sau đó 2 nhánh cùng đi vào thiết

bị trộn (8), rồi hỗn hợp hơi - khí đưa vào thiết bị chuyển hóa CO (9)

b) Chuyển hóa metan bằng hơi nước-oxi và hơi nước -

oxi - không khí có xúc tác:

Phương pháp này được dùng trong trường hợp làm sạch CO bằng nitơ lỏng

Phương pháp này khử được cả metan dư

làm hỗn hợp khí bão hòa nitơ

Sơ đồ lưu trình công nghệ chuyển hóa metan bằng hơi nước - oxi có xúc tác.

1: Tháp bão hòa; 2,8: thiết bị trao đổi nhiệt;

3: thiết bị trộn; 4: thiết bị chuyển hóa metan; 5: thiết bị tăng ẩm;6: thiết bị chuyển hóa CO; 7: nồi hơi - thu hồi; 9: Tháp

ngưng tụ; 10: bơm nước.

Nguyên tắc hoạt động

Khi ra khỏi tháp chuyển hóa có nhiệt độ khoảng

850°C, được đưa vào tháp tăng ẩm (5) tưới bằng nước ngưng tụ làm khí bão hòa hơi nước và giảm nhiệt độ xuống đến 75°C Khí đưa qua thiết bị (2) truyền nhiệt cho khí thiên nhiên và hạ nhiệt độ xuống đến 400 → 420°C Ra khỏi thiết bị (2) vào thiết bị chuyển hóa CO2 (6), rồi đưa qua các thiết bị nồi hơi - thu hồi (7) để sản xuất hơi có p= 4 → 5 atm Thiết bị truyền nhiệt (8) để gia nhiệt cho nước dùng cho tháp (1) và cuối cùng là tháp ngưng tụ (9) làm lạnh khí

bằng hơi nước.

BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT

CẢM ƠN CÔ

VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE

2H