công nghệ sản xuất oxi nito
Trang 2Danh 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
Trang 3NỘI 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
Trang 4Nitơ được dùng
để tổng hợp Amôniac, canxi xyanamit, làm môi trường trơ trong nhiều quá trình
sản xuất.
Trang 51.2 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
Trang 6ứng dụng thực tế
Trang 71.2.1Hóa 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
Trang 8Một số máy sản xuất oxi
Trang 10Quá 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 %
Trang 11Không 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
Trang 12Video chưng cất phân đoạn
Trang 131.2.3 Các hệ thống điều chế nitơ và oxi
bị hoàn nhiệt và máy giãn nở kiểu tuabin
Hệ thống tiết lưu không khí
Trang 14Video điều chế oxi
Trang 15Hệ 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.
Trang 16Ở 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
Trang 17SƠ ĐỒ PHÂN ĐOẠN
Trang 181.3 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
Trang 19Video điện phân nước
Trang 20Video điều chế hidro
Trang 211.3.1 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%
Trang 22Sơ 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
Trang 23- 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
Trang 24- 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)
Trang 25Ðể 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.
Trang 261.3.2 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
Trang 27a) 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
Trang 28Sơ đồ công nghệ chuyển hóa metan bằng hơi nước có
Trang 29Vì 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)
Trang 30b) 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
Trang 31Sơ 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.
Trang 32Nguyên 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.
Trang 33BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT
CẢM ƠN CÔ
VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE
2H