(TIỂU LUẬN) đề tài công nghệ sản xuất NH3 và các chất thải đặc trưng kèm theo nguồn gốc của chúng trong công nghệ này

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Khoa Học Và Công Nghệ Môi Trường Tiểu luận Tiểu luận: CÁC Q TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN Đề tài: “Cơng nghệ sản xuất NH chất thải đặc trưng kèm theo nguồn gốc chúng công nghệ này” NHĨM Giáo viên giảngVIỆNdạy:KHOATh.SHỌCĐinhVÀCƠNGBáchNGHỆKhoaMƠI TRƯỜNG Nhóm sinh viên thực hiện: Mai Hồng Phong(NT) Nguyễn Đức Việt Phạm Thị Ngọc Nguyễn Ngọc Châu Đặng Vinh Hiển Hà Nội, 10/2013 MỤC LỤC I GIỚI THIỆU NH3 Lịch sử phát triển sử dụng NH3…………………………………… 2.Nguồn phát sinh NH3……………………………………………………3 3.Một số tính chất NH3……………………………………… AI CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XT NH3 CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI……8 1.Cơng nghệ Haldor Topsoe……………………………… .8 2.Công nghệ MW Kellogg………………………………………………9 3.Công nghệ Brown and Root…………………… 10 4.Công nghệ ICI………………………………………………………….11 5.Cơng nghệ Kruff Uhde……………………………………………… 13 Q TRÌNH SẢN XUẤT NH3: (NGHIÊN CỨU CHÍNH TRONG CƠNG TY TNHH MTV PĐHC HÀ BẮC)………… 14 BI Nhiệm vụ………………………………………………………………14 Lưu trình cơng nghệ……………………………………………………16 3.Các cương vị chính…………………………………………………… 19 IV CÁC CHẤT THẢI CHÍNH……………………………………………… 46 1.Khí thải…………………………………………………………………46 2.Nước thải……………………………………………………………….46 3.Các chất thải khác……………………………………… 47 V QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI……………………………………… 47 1.Sản xuất hơn………………………………………………………47 2.Xử lý cuối đường ống………………………………………………… 49 P a g e | 52 Tiểu luận trình sản xuất I GIỚI THIỆU VỀ AMONIAC: Lịch sử phát sử dụng amoniac: Người Roman xưa tìm thấy muối amoni clorua đền thờ thần Jupiter xứ Libi cổ gọi muối “ muối Amun” ( salt of Amun) Trong tác phẩm cổ, Caius Plinius Secundus (hay gọi Pliny the Elder) có nhắc đến tên loại muối gọi “Hammoniacus” (hammoniacus sal, hay gọi sal ammoniac) Vào kỷ thứ 8, nhà giả kim thuật Arập biết đến salt amoniac Sau vào Thế kỷ 13, Geber (Jabir ibn Hayyan) nhà giả kim thuật châu Âu nhắc đến tên muối Vào thời kỳ Trung kỷ, người thợ nhuộm biết dùng muối sal ammoniac (còn gọi nước tiểu lên men) để làm đổi màu loại thuốc nhuộm có nguồn gốc thảo mộc Vào Thế kỷ 15, Basilius Valentinus thu amoniac cho kiềm tác dụng với sal ammoniac Sau loại muối điều chế cách chưng (nhiệt phân) sừng móng gia súc, sau trung hịa dịch cất chứa cacbonat thu với axit clohyđric (HCl) Lần amoniac dạng khí Joseph Priestley phân lập vào năm 1774 ông đặt tên “không khí kiềm” (alkaline air) Tuy nhiên người thu chất khí nhà giả kim thuật Basil Valentine 11 năm sau, Claude Louis Berthollet xác định thành phần phân tử amoniac NH3 Fritz Haber Carl Bosch người phát quy trình sản xuất amoniac vào năm 1909 Cơng trình đăng ký phát minh vào năm 1910 Người Đức người giới sử dụng amoniac quy mô công nghiệp thời kỳ Đại chiến giới lần thứ I sau bị phong tỏa nguồn natri nitrat từ Chilê Khi amoniac được người Đức dùng để sản xuất thuốc nổ phục vụ chiến tranh Nguồn phát sinh amoniac: Hiện nguồn NH3 nhân tạo (các nhà máy sản xuất phân urê nhà máy chuyên sản xuất amoniac lỏng), tự nhiên có lượng nhỏ NH tồn khí thường xuyên hợp chất tạo từ trình phân hủy vật liệu hữu có nguồn gốc động, thực vật Trong nước mưa, nước biển người ta phát thấy có NH các muối amoni Hoạt động núi lửa nguồn sinh muối P a g e | 52 Tiểu luận trình sản xuất amoni (như amoni clorua NH4Cl amoni sunfat (NH4)2SO4) Tại số vùng khoáng chứa sơđa, người ta thấy có tinh thể amoni bicacbonat NH4HCO3 Các hoạt động sinh hóa hàng ngày người động vật nguồn sinh NH3 Một số tính chất amoniac 3.1 Tính chất vật lý: Amoniac có cơng thức phân tử NH3 Phân tử lượng NH3 17,0306g/mol điều kiện thường, NH3 khan chất khí khơng màu, nhẹ nửa khơng khí (tỷ trọng so với khơng khí 0,596 O oC), có mùi sốc đặc trưng Ở Amoniac khan tạo “khói” khơng khí ẩm Amoniac hòa tan mạnh nước tạo thành dung dịch nước NH (hay gọi amoni hyđroxit dung dịch nước amoniac có tạo thành NH 4OH) Ở OoC, NH3 có độ hịa tan cực đại 89,9g 100 ml nước Dung dịch nước NH3 (cịn có tên “ nước đái quỷ”) bền bị loại gần hết NH3 đun tới sơi Nồng độ amoni hyđroxit xác định tỷ trọng kế Bomé kế áp suất khí quyển, NH3 hóa lỏng -33,34oC (239,81oK), có trọng lượng riêng 682 g/lit 4oC, hóa rắn -77,73oC (195,92oK), nhiệt độ thường người ta phải lưu trữ NH lỏng áp suất cao (khoảng 10 atm 25,7oC) Ở Do NH3 lỏng có entalpy (nhiệt bay hơi) ∆H thay đổi lớn (23,35kJ/mol) nên chất dùng làm môi chất làm lạnh NH lỏng dung mơi hịa tan tốt nhiều chất dung mơi ion hóa khơng nước quan Nó hịa tan kim loại kiềm, kiềm thổ số kim loại đất để tạo dung dịch kim loại (có màu), dẫn điện có chứa electron solve hóa P a g e | 52 Tiểu luận q trình sản xuất Điểm sơi (ở áp suất khí quyển) Tỷ trọng (so với khơng khí OoC) Độ hịa tan nước g/100g H2O Độ tan NH3 khí lit nước Giới hạn nổ với khơng khí Dưới bảng tóm tắt số tính chất đặc trưng NH3 Độ tan muối số vô Amoni ax NH3 Amoni ni lỏng: NH3 lỏng dung môi ion Liti nitrat Natri nitra hóa Kali nitra Natri flor yếu nước Nó hịa tan phân li Natri clor Natri bror Natri iodu Natri tiox Tiểu luận q trình sản nhiều hợp chất có liên kết ion điển muối nitrat, nitrit, xyanua, v.v kim loại kiềm amoni Trong NH lỏng, muối amoni tan có tính axit So với mơi trường nước, oxyhóa khử nhiều hệ NH3 lỏng chuyển sang dương Li+ + e− K+ + e− Na+ + e− ⇌ ⇌ ⇌ Zn2+ + 2e − NH4+ + e− Cu2+ + 2e− + Ag + e ⇌ − ⇌ 3.2 Tính chất hóa học: Phân tử NH3 có cấu trúc kim tự tháp tam giác (trigonal pyramid) Trong khơng khí, NH3 chất bền, không tự bốc cháy không trì cháy Ở nhiệt độ cao (1200 oC) có mặt chất xúc tác thích hợp, amoniac bị phân hủy thành nitơ hyđro 2NH3 → N2 + 3H2 t°= 1200°C (1) NH3 phản ứng với chất oxy hóa Ví dụ: cháy oxy với lửa màu lục vàng yếu cho sản phẩm nitơ nước; cháy khí clo, nitơ bị đẩy tạo HCl, cịn trường hợp dư NH3 xảy nổ mạnh đồng thời tạo thành nitơ triclorua NCl Khi nitơ phân tử NH3 chuyển hóa trị từ - lên +3 Cũng lẽ NH dễ dàng phản ứng với nhiều chất, có chất oxy hóa mạnh, axit mạnh, v.v , nên thực tế người ta khuyến cáo không nên trộn lẫn (hoặc để gần) amoniac với axit mạnh, halogen, chất chất tẩy trắng clorin (chlorine bleach) chất oxy hóa mạnh khác NH3 khan (độ ẩm 0,2%) không phản ứng với HCl khan, nhiên có mặt nước (độ ẩm) xảy phản ứng mạnh Trong trường hợp này, NH3 thể tính bazơ điển hình Dung dịch nước amoniac thường P a g e | 52 Tiểu luận trình sản xuất gọi amoni hyđroxit với số bazơ pk=4,75, tác dụng tỷ lượng với axit tạo muối amoni Ví dụ: NH3 + Phản ứng tạo khói trắng đặc trưng cho NH tiếp xúc với dung dịch HCl đậm đặc Trong thân NH3 khan lại axit yếu, proton H+ tạo thành anion amid NH2 - Ví dụ cho liti nitrua vào NH lỏng người ta nhận anion amid (NH2- ) Li3N(s)+ NH3 (l) → Li+(am) + NH2−(am) Hyđro NH3 bị kim loại mạnh đẩy chỗ để tạo nitrua magie cháy NH3 để tạo magie nitrua Mg 3N2 Natri kali kim loại nóng tạo nitrua (NaNH 2, KNH2) tác dụng với NH3 NH3 bị oxy hóa thành axit nitric HNO với có mặt xúc tác platin nhiệt độ 750-800oC, áp suất oxy atm Quá trình gọi trình Oswald 4NH3+8O2→4HNO3+4H2O Từ axit nitric người ta sản xuất nhiều dẫn xuất nitơ có chất nổ NH3 tự bốc cháy 651 °C tạo hỗn hợp nổ với khơng khí nồng độ nằm vùng 16–25% (có tài liệu nói 16-28%) NH3 có tính ăn mịn kim loại hợp kim chứa đồng (Cu), kẽm (Zn), nhôm (Al), vàng (Au), bạc (Ag), thủy ngân (Hg), v.v Vì vây thực tế người ta khuyến cáo không nên để dung dịch amoniac tiếp xúc với vật dụng có chứa kim loại hợp kim Khi NH tiếp xúc lâu dài với số kim loại (Au, Ag, Hg, Ge, Te, Sb…) tạo hợp chất kiểu fuminat dễ gây nổ nguy hiểm P a g e | 52 Tiểu luận trình sản xuất Amoniac lỏng phá hủy chất dẻo, cao su, gây phản ứng trùng hợp nổ etylen oxit II.CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI: 1.Cơng nghệ Haldor Topsoe: P a g e | 52 Tiểu luận q trình sản xuất Ngun liệu khí Nguyên liệu để sản xuất amoniac theo công nghệ Haldor Topsoe từ ngun liệu khí, nói chung hidrocacbon Khử lưu huỳnh Công đoạn khử lưu huỳnh gồm thiết bị: Một thiết bị chuyển hóa lưu huỳnh hữu thành vô cơ, xúc tác Co-Mo ·Hai thiết bị hấp phụ oxit H S xúc tác kẽm Công đoạn Reform sơ cấp Công đoạn chuyển hóa nhiệt độ Hấp thụ CO Cơng đoạn hấp thụ CO2 · Hai tháp tách để tách CO2 khỏi dung dịch giàu MDEA gồm thiết bị : hóa phần dư khí CO CO2 Tổng hợp amoniac Nhằm cung cấp NH3 cho trình tổng hợp Urê, tác dụng chất xúc tác Fe Fe 2O3, kèm theo với chu trình tổng hợp làm lạnh nhằm thu NH3 tinh khiết Các phản ứng xảy q trình: nhiệm vụ bôi trơn lấy nhiệt ma sát đường dầu bôi trơn trục chảy thùng dầu tuần hoàn Nước làm lạnh tuần hoàn từ ống chung đến vào đường ống chung nước vào máy, sau vào vỏ bọc xilanh, làm lạnh đoạn làm lạnh dầu Sau làm lạnh, nước dẫn đến ống chung tới đường nước tuần hoàn Về việc làm lạnh hộp đệm đoạn dùng nước mềm Nước mềm từ thùng tuần hoàn, qua bơm, qua làm lạnh nước tuần hoàn tới hộp đệm, làm lạnh cho hộp đệm doạn ròi quay trở lại thùng tuần hồn Nước mềm bổ xung cho lượng rị rỉ đưa trực tiếp vào thùng tuần hoàn  Một số đặc tính kỹ thuật máy nén: Áp suất Đoạn Cửa vào Cửa Nhiệt độ(oC) Đoạn Cửa vào Cửa Tốc độ quay trục khuỷu máy nén: 300 vịng/phút Đường kính xilanh (mm): Lượng nước làm Lượng dầu tiêu hao bôi trơn hộp đệm xilanh: 1018 kg/h P a g e 37 | 52 Tiểu luận trình sản xuất Áp suất nước vào làm lạnh: ≥0,4 Mpa Nhiệt độ nước vào làm lạnh: ≤ 32oC Công suất trục máy nén: 2692kW Chỉ tiêu chủ yếu động chính: Kiểu: Cơng suất định mức: Điện áp định mức: Dòng điện định mức: Tốc độ quay định mức: Hệ số công suất định mức: Chiều quay động cơ: Điểm cảnh báo nhiệt độ áp suất Nhiệt độ đoạn Nhiệt độ gối trục Nhiệt độ khí đoạn Áp suất cửa vào đoạn Áp suất cửa vào đoạn Áp suất cửa vào đoạn Áp suất cửa vào đoạn Áp suất nước tuần hoàn vào Hệ thống khóa liên động bảo vệ Áp suất cửa vào đoạn Áp suất dầu Áp suất nước Nhiệt độ gói trục Khi động quay máy làm việc, động khơng thể khởi động được, ngược lại may vận hành khơng thể khởi động động quay máy Khóa liên động động dầu tuần hoàn, động cao áp với động P a g e 38 | 52 Tiểu luận trình sản xuất G  Cương vị Tổng hợp NH3 Nhiệm vụ: Cương vị tổng hợp NH3 có nhiệm vụ từ N2 H2 khí tinh luyện, nhiệt độ áp suất cao, với có mặt chất xúc tác tổng hợp thành NH dạng khí tháp tổng hợp làm lạnh, ngưng tụ phân ly thành NH3 lỏng đưa chứa kho cầu  Nguyên lý trình tổng hợp NH 3: Đặc điểm phản ứng tổng hợp NH3 Phản ứng tổng hợp NH3: 3H2 + N2→ 2NH3 + 9374cal/mol có đặc điểm: - Làm giảm thể tích; Tỏa nhiệt: Thuận nghịch; Cần có xúc tác để đẩy nhanh tốc độ phản ứng theo chiều thuận: Tỷ lệ H2:N2 = 3:1 có lợi cho tổng hợp NH3 - Hằng số cân phản ứng tổng hợp NH3: Hằng số cân phản ứng xét thể phương trình: Trong đó:  Kp: Hằng số cân bằng;  P¿NH ,P¿H , PN¿ NH3, H2, N2, tương ứng, at Vì phản ứng tổng hợp NH3 làm giảm thể tích, tỏa nhiệt, thuận nghịch nên vào nguyên lý chuyển dịch cân La Chaterlier thấy hạ thấp nhiệt độ tăng cao áp suất cân chuyển dịch theo chiều thuận taọ thành NH3, Kp tăng lên - Động học trình tổng hợp NH3 có chất xúc tác: P a g e 39 | 52 Tiểu luận trình sản xuất Phản ứng H2 N2 có chất xúc tác rắn để tổng hợp NH3 phục thuộc vào tiếp xúc pha khí-rắn Cơ chế trình xét mơ tả xác theo bước sau đây: 1.Quá trình di chuyển N2 H2 pha khí qua lớp biên thủy lực đối lưu khuếch tán; 2.Khuếch tán phần lớn N2 H2 vào mao quản chất xúc tác; 3.Hấp thụ N2 H2 tâm hoạt hóa; 4.Phản ứng hóa học N2 pha rắn H2 pha rắn pha khí tạo thành sản phẩm pha rắn NH sau NH cuối NH3 5.Nhả NH3 vào pha khí; 6.Khuếch tán NH3 khỏi mao quản đến bề mặt chất xúc tác; 7.Di chuyển NH3 qua lớp biên thủy lực vào nhân pha khí Trong đó, tốc độ pha khí lớn, đồng thời cỡ hạt chất xúc tác nhỏ vừa phải ảnh hưởng khuếch tán đối lưu khuếch tán phân tử tốc độ chung nhỏ, cịn q trình hấp thụ N tâm hoạt hóa chậm nên định tốc độ chung - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc đọ trình tổng hợp NH3: Áp suất; Nhiệt độ; ảnh hưởng khí trơ; ảnh hưởng chất xúc tác; ảnh hưởng khuếch tán phân tử( cỡ hạt chất xúc tác); - Chất xúc tác: Có nhiều chất xúc tác cho q trình tổng hợp NH Fe, Pt, Mn,W, Nhưng chất xúc tác lấy Fe làm thành phần ứng dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm: giá thành rẻ, nhiệt độ thấp có hoạt tính tốt, khả chống độc mạnh tuổi thọ cao P a g e 40 | 52 Tiểu luận trình sản xuất Thực tế sử dụng loại xúc tác loại A110-1 A202: Thành phần Một số đặc tính kỹ thuật chủ yếu Các chất độc So sánh  Lưu trình cơng nghệ: Khí tinh luyện: Khí có nhiệt độ < 40oC từ đường ống chung đoạn VI máy nén cấp, qua thiết bị phân ly dầu nước khí để loại bỏ dầu, nước tạp chất khác, khí tuần hoàn từ phân ly dầu nước sau máy nén turbine tuần hoàn vào ống trao đổi nhiệt thiết bị làm lạnh Khí làm lạnh khí lên từ thiết bị phân ly NH vào ống trao đổi nhiệt thiết bị bốc ngưng tụ NH Tại thiết bị bốc ngưng tụ NH 3, NH3 lỏng ngồi ống nhận nhiệt khí ống để bốc hơi, cịn khí ống làm lạnh xuống -2oC nên NH3 khí ngưng tụ thành NH3 lỏng tách thiết bị phân ly lần 2, qua van giảm áp vào thùng chứa trung gian Phần khí khơng ngưng vào khơng gian ống trao đổi nhiệt thiết bị làm lạnhđể trao đổi nhiệt với khí ống, nhiệt độ tăng lên đến khoảng 30oC P a g e 41 | 52 Tiểu luận trình sản xuất Khí sau khỏi thiết bị làm lạnh chia làm đường: Đường khí vào tháp tổng hợp NH3, theo khe hở vành khăn vỏ tháp tổng hợp rọ xúc tác, từ xuống để làm lạnh vỏ tháp đáy tháp tổng hợp NH3 (lần 1) Đường khí thứ hỗn hợp với phần khí khỏi tháp tổng hợp NH3lần vào không gian ống trao đổi nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt khí – khí Khí khỏi tháp tổng hợp NH3lần chia làm đường: Đường khí thứ vào đỉnh tháp tổng hợp NH 3, trộn lẫn với khí khỏi tầng xúc tác thứ (tầng hướng kính thứ 1) để điều chỉnh nhiệt độ tầng xúc tác thứ (tầng hướng kính thứ 2) Hỗn hợp vào tầng xúc tác thứ thực phản ứng tổng hợp NH3 ống trao đổi nhiệt đáy tháp tổng hợp NH3để trao đổi nhiệt với đường khí thứ vào tháp tổng hợp NH3 lần không gian ống trao đổi nhiệt Đường khí thứ vào tháp tổng hợp NH3 lần từ phía đáy Đường khí thứ hỗn hợp với đường khí thứ khỏi thiết bị làm lạnh, vào khoảng không gian ống trao đổi nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt khí – khí nhận nhiệt khí từ nồi nhiệt thừa phía ống trao đổi nhiệt Khí khỏi thiết bị trao đổi nhiệt khí – khí có nhiệt độ 160 – 180oC chia làm đường vào tháp tổng hợp NH3: Đường khí vào khơng gian ống trao đổi nhiệt đáy tháp tổng hợp NH3 để trao đổi nhiệt với khí sau phản ứng ống trao đổi nhiệt Nhiệt độ đường khí tăng lên đến 380 – 400 oC qua ống trung tâm vào tầng xúc tác thứ (tầng hướng trục) Đường khí phụ vào tháp tổng hợp NH 3từ đáy, với đường khí đường qua ống trung tâm vào tầng xúc tác thứ Đường khí phụ có tác dụng điều chỉnh nhiệt độ tầng xúc tác thứ Đường khí kích lạnh vàotháp tổng hợp NH3từ đỉnh, vào không gian ống trao đổi nhiệt tầng hướng trục tầng hướng kính thứ Đường khí kích lạnh trao đổi nhiệt với hỗn hợp khí phản ứng ống trao đổi nhiệt từ tầng hướng trục để điều chỉnh nhiệt độ tầng P a g e 42 | 52 Tiểu luận trình sản xuất hướng kính thứ Đường khí kích lạnh sau trao đổi nhiệt xong qua khe hở hỗn hợp với khí ống trung tâmđi vào tầng tầng hướng trục Khí sau phản ứng khỏi trao đổi nhiệt đáy tháp tổng hợp NH có nhiệt độ khoảng 330oC, tháp lần đưa vào nồi nhiệt thừa Khí ống trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho nước mềm để sản xuất nước 0,5MPa.Ra khỏi nồi nhiệt thừa, khí tổng hợp có nhiệt độ khoảng 220oC vào ống trao đổi nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt khí – khí để gia nhiệt cho khí chưa phản ứng khơng gian ống trao đổi nhiệt Khí tổng hợp làm lạnh đến nhiệt độ khoảng 100 oC vào thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống để làm lạnh nước tuần hồn.Khí tổng hợp sau có nhiệt độ khoảng 35 oC phần NH3khí ngưng tụ thành NH3 lỏng tách thiết bị phân ly lần1, qua van giảm áp đưa đến thùng chứa trung tâm Khí khỏi thiết bị phân ly lần vào máy nén turbine tuần hoàn để bù áp suất trở lực hệ thống tổng hợp NH gây nên, tiếp tục qua phân ly dầu nước sau turbine để tách dầu, nước tạp chất khác Tiếp theo hỗn hợp với khí từ thiết bị phân ly dầu nước khí Khí thải bỏ khí thùng chứa: Khí thùng chứa từ thùng chứa trung gian hay kho cầu có hàm lượng NH khoảng 35% với phần khí tuần hồn có hàm lượng NH – 11% sau thiết bị phân ly I giải phóng để trì hàm lượng khí trơ khơng đổi khí tuần hồn vào tháp tổng hợp NH3được đưa vào tháp hấp thụ NH3 từ đáy Tháp hấp thụ NH3 dùng nước mềm qua làm lạnh, tăng áp hấp thụ thu hồi lượng NH3 bị thải bỏ thành nước NH3 11 – 12%, đem chưng lấy NH lỏng, cịn khí tiếp tục qua thẩm thấu màng cellulose để thu hồi H2cho quay trở lại đoạn IV máy nén cấp làm khí ngun liệu cho q trình tổng hợp NH3 Khí khơng thẩm thấu giàu N2, CH4làm khí đốt NH3 lỏng: NH3 lỏng phân ly từ thiết bị phân ly I, II giảm áp xuống 2,35 MPa vào thùng chứa trung gian sau tiếp tục đưa tới chứa kho cầu P a g e 43 | 52 Tiểu luận trình sản xuất NH3lỏng từ hệ thống hấp thụ chế lạnh cấp cho thùng cao vị NH lỏng Tại NH3 lỏng xuống đáy thiết bị bốc ngưng tụ nhận nhiệt hóa khí, NH khíđược tập trung thùng cao vị để phân ly giọt NH3 lỏng theo, NH3 khí hệ thống hấp thụ chế lạnh thành NH3 lỏng Khí bảo vệ máy nén turbine tuần hồn: Khí bảo vệ máy nén turbine tuần hồn khí từ đường ống chung đến, qua thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm để làm lạnh NH khí từ thùng cao vị đến, nhiệt độ hạ từ 35 – 40oC xuống 15oC, qua phân ly tách dầu, nước tiếp tục vào sấy silicagel để sấy khơ triệt để nước Khí qua khe hở stato roto máy nén turbine tuần hoàn làm nhiệm vụ cách điện động cơ, sau hỗn hợp với khí tuần hồn vào buống nén máy nén turbine tuần hoàn Nước nước: Nước làm lạnh trạm bơm nước tuần hoàn cung cấp, nước quay trở lại mạng ống nước tuần hoàn Nước dùng cho nồi nhiệt thừa nước mềm khử oxy trạm nước mềm xưởng Nhiệt cung cấp Hơi nước từ nồi nhiệt thừa có áp suất 0,5 MPa hịa vào mạng ống chung tồn cơng ty  Các tiêu cơng nghệ chính: Nhiệt độ - Thể khí vào tháp tổng hợp lần Thể khí tháp tổng hợp lần Thể khí tháp tổng hợp lần Thể khí vào tháp tổng hợp lần Thể khí lị nhiệt thừa Làm việc xúc tác tổng hợp NH3 Áp suất - Cửa máy nén tuabin tuần hoàn P a g e 44 | 52 Tiểu luận trình sản xuất Thùng chứa trung gian - Tốc độ tăng hạ áp tháp Tốc độ tăng hạ áp tuabin NH3 lỏng đến thùng cao vị Chênh áp toàn hệ thống Chênh áp rọ xúc tác Lưu lượng - Qua lị điện - Khí bảo hộ tuabin Qua tuabin tuần hồn Lị điện - Cơng suất Tuabin - Chênh lệch áp suất lớn - Chênh lệch áp suất nhỏ - Áp suất khí bảo hộ lớn áp suất khí tuần hồn: - Độ cách điện động - Áp suất dầu bôi trơn - Dịng điện định mức Cơng suất tuabin - Nhiệt độ khí bảo hộ Nhiệt độ stato - Nhiệt độ khí tuabin - Dịch diện thùng tra dầu Phân tích - Khí mới, H2 Khí tuần hồn, H2 NH3 khí thể tháp tổng hợp NH3 khí thể vào tháp tổng hợp Hàm lượng khí trơ khí Hàm lượng khí trơ khí tuần hồn Nồng độ CO + CO2 P a g e 45 | 52 Tiểu luận trình sản xuất - Độ NH3 IV CÁC CHẤT THẢI: 1.Khí thải: a Các hợp chất lưu huỳnh: SO2 : khí sinh q trình đốt nhiên liệu cho cơng đoạn tạo khí ngun liệu S lẫn than nhiệt độ cao bị oxi hóa thành SO theo phương trình S+O2 → SO2 - H2S: phát sinh từ cơng đoạn chế tạo khí ngun liệu phản ứng tái sinh dung dịch đồng gia nhiệt giảm áp khí tách ra: (NH4)2S →NH3 + H2S - Q - Nó loại khí làm ngộ độc vĩnh viễn xúc tác phản ứng tổng hợp dù vi lượng.Vì cần tinh chế H2S hoàn toàn để phản ứng tổng hợp NH3 xảy thuận lợi với hiệu suất cao b Các hợp chất cacbon: - CO CO2 hai dạng chất thải bụi khói phát sinh từ cơng đoạn tạo khí ngun liệu, hàm lượng CO lớn Nó tạo thành CO tiếp tục bị oxi hóa: CO +O2 → CO2 CO2 chất gây ngộ độc xúc tác cần loại bỏ xong lại tái sử dụng việc sản xuất Urê c.Các loại khí khác: Từ q trình tổng hợp NH3 hỗn hợp khí ngun liệu vào tháp tổng hợp, xảy phản ứng để tạo NH3 lỏng Khi từ 20%-30% N2 H2 thải hỗn hợp mơi trường.Hỗn hợp khí bao gồm: N 2, H2, CH4, Ar Chúng khí gây nhiễm mơi trường song trình sản xuất phải xả định kì để đảm bảo hiệu suất tiết kiệm lượng CH tận dụng làm nhiên liệu Ar thu hồi để sử dụng phịng thí nghiệm P a g e 46 | 52 Tiểu luận trình sản xuất Ngồi NH3 cịn bị bay rò rỉ theo đường ống; hạt bụi Urê dịng khí ngồi gây mùi đậm đặc 2.Nước thải: Hầu thải phát sinh q trình sản xuất NH từ cơng đoạn: khí hóa than, tinh chế khí làm lạnh, vệ sinh tháp rửa, rửa kiềm Cụ thể: - Nước thải từ tháp rửa chứa: xyanua ( CN ), phenol, SS, oxit kim loại.Trong CN- chất độc cần xử lí để chuyển sang dạng khác độc - Nước làm lạnh, nước ngưng bị ô nhiễm nhiệt không bẩn - Nước sau hấp thu H2S (cho H2S qua dung dịch ADA): H2S + (CHT) (CHT)H2S ( CHT:chất hấp thụ) Sau nhả hấp thụ tiến hành oxi hóa ln theo phản ứng tái sinh: → (CHT)H2S + O2 (CHT) + H20 + S Sau phản ứng có bọt tái sinh S.Nước xả thẳng môi trường mà không qua xử lí - Nước rửa kiềm để tách CO2 vi lượng - Nước rửa sàn, vệ sinh thiết bị - Tổng hợp NH3 phải qua điều kiện áp suất nhiệt độ khắc nghiệt phải qua máy nén nên nước thải sinh có chứa dầu, ta cần phải quan tâm xử lí 3.Các chất thải khác: - Bùn thải: sinh từ cơng đoạn két khí tháp rửa Xỉ thải đốt than làm nhiên liệu cho cơng đoạn khí hóa than - Nhiệt: vấn đề đáng ý nhiệt bị phát tán ngồi mơi trường V QUY TRÌNH XỬ LÍ CHẤT THẢI: Xử lí chất thải cơng đoạn bắt buộc cho trình sản xuất sản phẩm nhà máy.Đây cơng việc địi hỏi có tính tốn hợp lí cho vừa đạt yêu cầu giải vấn đề môi trường vừa đảm bảo chi phí kinh tế để thu lợi nhuận cho doanh nghiệp.Tùy theo thành phần P a g e 47 | 52 Tiểu luận trình sản xuất chất thải mà ta sử dụng biện pháp xử lí vừa khoa học vừa hiệu quả.Ở quan tâm đến hướng: sản xuất xử lí cuối đường ống 1.Sản xuất hơn: a Tác động vào công nghệ: Mỗi sản phẩm có quy trình cơng nghệ riêng biệt để sản xuất nó, theo thời gian tùy vào điều kiện quốc gia mà chúng cải tiến cho phù hợp ứng dụng giải pháp, sáng kiến cho công đoạn.Sự cải tiến thường mang lại hiệu lớn kinh tế tác động tích cực đến môi trường.Dưới hiệu mang lại cho cơng ty phân đạm hóa chất Hà Bắc thực dự án GERIAP - “Sử dụng lượng hiệu quả”: Cơng ty phân đạm hóa chất Hà Bắc thực dự án giúp đỡ chuyên gia tư vấn quốc tế trung tâm sản xuất Việt Nam Dự án thực đồng thời 20 giải pháp nhằm sửa chữa, bảo dưỡng, bảo tồn đường ống, chống rò rỉ; gia cố thay phận lò hơi; cải tạo tuabin đào tạo công nhân sử dụng vận hành thiết bị máy móc thay thế, sửa chữa.Với tổng chi phí đầu tư dự án 228,400 USD, hiệu suất sử dụng lượng cuả công ty cải thiện rõ rệt Bảng kết mà toàn dự án thu được: Nguyên liệu Năng lượng Than cám Điện P a g e 48 | 52 Tiểu luận trình sản xuất b Tác động vào nguyên liệu: Nguyên liệu yếu tố trực tiếp, thành phần quan trọng để cấu thành sản phẩm.Các đặc tính nguyên liệu đưa vào sản phẩm, chất lượng sản phẩm không cao chất lượng nguyên liệu không tốt Chính cần sàng lọc, lựa chọn kĩ để loại bỏ tạp chất từ khâu chuẩn bị nguyên liệu Như với nguồn nguyên liệu có độ tinh khiết cao q trình sản xuất diễn thuận lợi, nhanh chóng ta giảm lượng lớn chất thải phát sinh trình sản xuất đồng thời tiết kiệm chi phí, thời gian cho cơng việc xử lí chất thải sau c Sử dụng chất thải làm ngun liệu cho q trình khác: Tại cơng đoạn chế tạo khí: chuyển q trình hóa than từ gián đoạn sang liên tục tốt giảm tạo bụi - Sử dụng than chất lượng cao có chứa hàm lượng S thấp giảm lượng SO2 thải vào môi trường - Tại công đoạn tổng hợp NH3 ta sử dụng xúc tác có hoạt tính cao làm tăng q trình chuyển hóa giảm lượng khí thải phía sau - Tận dụng: H2 tuần hồn lai làm khí ngun liệu; CH4 làm nhiên liệu; Ar dùng cho phòng thí nghiệm - Nước làm mát, nước ngưng tụ bị ô nhiễm nhiệt ta cần giải nhiệt tuần hồn vào chu trình - 2.Xử lí cuối đường ống: Các dịng thải nằm rải rác có thành phần tính chất khác ta cần phân luồng để xử lí riêng cho an tồn hiệu Cụ thể: a Khí thải: Khí thổi gió: CO: cần tách triệt để khử để tạo thành CO2 H2S phần bị oxi hóa thành SO2 Phần cịn lại ta sử dụng chất hấp phụ than hoạt tính, silicagen, hydroxit sắt… - Khí trơ: Thu hồi CH4 để đốt, rửa N2 lỏng cách tách H2 tuần hồn làm khí ngun liệu - P a g e 49 | 52 Tiểu luận trình sản xuất b.Nước thải - Đối với CN- chất độc bảng A cần chuyển thành dạng CNO-(xianat) Dùng clorua vôi (Ca(OCl2)): CN- +OCl- → CNO- +Cl2CNO- + 3OCl- +2H+ → 2CO2 + N2 +H2O + 3ClDùng chất oxi hóa Cl2 (pH = 10 – 11 ) CN- + Cl2 + 2OH- →= CNO- + 2Cl- + H2O 2CNO- + 3Cl2 + 4OH- →2CO2 +N2 + 6Cl- +2H2O Đối với dòng thải chứa NH3 phenol: phân li tách NH3 dựa vào độ bay Ngồi ra, xử lí vi sinh : sử dụng tảo để xử lí NH 3, sử dụng vi sinh vật để xử lí phenol (tuy nhiên ta phải khống chế trình giới hạn định khơng vi sinh vật chết) - Đối với chất thải lơ lửng SS ta sử dụng phương pháp học như: lắng, lọc để tách cặn tác dụng trọng lực, lực li tâm… - c.Chất thải rắn: Chỉ có xỉ than tận dụng cho ngành xây dựng làm gạch, lấp đường P a g e 50 | 52 Tiểu luận trình sản xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ hợp chất vô nitơ (Cơng nghệ đạm) (Nguyễn Hoa Tồn – Lê Thị Mai Hương, NXB KHKT – 9/2005) Các trình sản xuất (TS.Nguyễn Ánh Tuyết – Th.S Đinh Bách Khoa – ĐHBK Hà Nội) Thư Viện Điện Tử www.KILOBOOKS.com http://www.hoachatjsc.com/news/272/cong-nghe-san-xuat-amoniac www.kbr.com/Technologies/Ammonia-and-Fertilizer/ 6.https://www.google.com/patents/EP0000993B1? cl=en&dq=imperial+chemical+industries+ammonia&hl=vi&sa=X&ei=0PQ 6UtPNI6fziAeLg4GYBQ&ved=0CFUQ6AEwAw P a g e 51 | 52 Tiểu luận trình sản xuất ... cơng nghệ sản xuất cơng nghệ sản xuất hydro KBR cung cấp bao gồm: KBR đầu đốt khí mêtan cải cách (SMR) KBR Cải cách hệ thống trao đổi (Kres ™) P a g e 10 | 52 Tiểu luận trình sản xuất 4 .Công nghệ. .. 19 IV CÁC CHẤT THẢI CHÍNH……………………………………………… 46 1.Khí thải? ??………………………………………………………………46 2.Nước thải? ??…………………………………………………………….46 3 .Các chất thải khác……………………………………… 47 V QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI………………………………………... triethanolamine Chất thải : Các khí khơng phản ứng bao gồm SO2, H2S, … Các chất phụ trợ bao gồm xúc tác, hóa chất phụ trợ,… thành phần chúng CO2, phần nhỏ CO - Page 52 Tiểu luận trình sản xuất - Phế thải