KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITRÔ - Bài 1 docx

12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 1 CHƯƠNG III – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HP CHẤT CHỨA NITRƠ BÀI 1: KỸ THUẬT TỔNG HP NH 3 1. Tính chất-Ứng dụng 2. Q trình tổng hợpNH 3 3. Qui trình cơng nghệ BÀI 2: SẢN XUẤT HNO 3 BÀI 3 : SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 2 BÀI 1: KỸ THUẬT TỔNG HP NH 3 I. Tính chấtNH 3 (SV tựđọc “Hóa vô cơ – Nguyễn Đình Soa” II. Ứng dụng: Dung dịch NH 3 sử dụng như là 1 tác nhân làm sạch khói NH 3 Làm sạch NH 4 HSO 3 Bộtgiấyvàgiấy Sảnxuấtthuốc sulfonamitDượcphẩm Chấtlàmlạnh cho gia đình và cơng nghiệpKhác nylon, -[(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-CO]-, và các polyamit khác Sợivànhựa NH 4 NO 3 Chấtnổ Tổng hợp: HNO 3 , NaHCO 3 , Na 2 CO 3 , HCN, N 2 H 4 Hóa chất Sảnxuất: (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 )NO 3 , (NH 2 ) 2 CO Phân bón Sử dụngCơng nghiệp 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 3 III. Quá trình tổng hợp NH 3 - Chế tạo khí nguyên liệu - Tinh chế khí nguyên liệu - Tổng hợp NH 3 Quá trình gồm 3 bước: 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 4 III.1 Chế tạo khí nguyên liệu III.1.1 Chế tạo nitrơ III.1.1.1 Chế tạo nitrơ bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 5 1. Bộ phậntraođổinhiệt 2. Đáy tháp tinh cất dưới 3. Tháp chưng cất dưới (0,6MPa) 4. Tháp chưng cất trên (0,14MPa) 5. Đáy tháp tinh cất trên A. Vùng giàu oxi B. Vùng tích tụ nitơ C. Vùng tích tụ oxi D. Vùng có nồng độ oxi như vùng A V 1 , V 2 , V 3 Van tiết lưu 1 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 6 III.1.1.2 Chế tạo nitrơ bằng phương pháp khí hóa than khô bằng không khí Biến thiên thành phần khí theo chiều dày lớp than Khơng khí 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 7 III.1.2 Chế tạo hydro III.1.2.1 Điện phân nước (chất điện ly KOH): độ sạch 99,7% H 2 III.1.2.2 phản ứng chuyển hóa khí thiên nhiên, khí dầu mỏ, dầu mỏ III.1.2.3 Khí hóa than bằng hơi nước C + H 2 O hơi → CO + H 2 C + 2H 2 → CH 4 C + H 2 O hơi → CO 2 + 2H 2 CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O hơi CO + H 2 O hơi → CO 2 + H 2 CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O hơi 2H 2 + O 2 → 2H 2 O hơi CO(g) + 3H 2 (g) Ni catalyst > 700 o C CH 4 (g) + H 2 O(g) C n H 2n+2 + nH 2 O nCO + (2n+1)H 2 -Q (1) C n H 2n+2 + 2nH 2 O nCO 2 + (3n+1)H 2 -Q (2) U U 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 8 III.1.3.1 Khí hóa than ẩm, tác nhân khí hóa là hỗn hợp không khí – hơi nước 2C + O 2 + 3,76N 2 → 2CO + 3,67N 2 + 56600 C + H 2 O hơi → CO + H 2 - 29300 3,93C + O 2 + 3,76N 2 + 1,93H 2 O → 3,93CO + 1,93H 2 + 3,76N 2 III.1.3 Chế tạo hỗn hợp N 2 + 3H 2 III.1.3.2 Phân ly khí than cốc -239,854 - 63H 2 -147,132 – 8N 2 -140,75 – 8CO -118,820,3 – 0,8O 2 -82,520 – 32CH 4 9,70,9 – 3C 2 H 4 320,3 – 0,8C 2 H 6 92,3ÍtC 3 H 6 Nhiệt độ tới hạnNồng độ, % thể tíchKhí Thành phần của khí than cốc 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 9 III.2 Làm sạch khí nguyên liệu Các tạp chất thường gặp: - Các hợp chất của lưu huỳnh: H 2 S, COS, CS 2 … -Các hợp chất của cacbon: CO, CO 2 - Bụi, mù, dầu phân tán, hơi nước - Một lượng nhỏ O 2 3,59Khí hóaThan 2,40Oxi hóa bộ phậnDầu mazut 1,42 2,09 Refocming Oxi hóa bộ phận Dầu naphtha 1,22 1,63 Refocming Oxi hóa bộ phận Khí thiên nhiên Tấn CO 2 thu được / tấn NH 3 Phương pháp chế tạoNguyên liệu 12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1 10 III.3 Tổng hợp NH 3 3 22 13 22 . NH f NH f K ff = f p γ = 33 3 22 2 2 2 2 ** 13 1 3 1 3 ** ** 22 2 2 2 2 1 . NH NH NH y p NH N H NH PY K K PP P PYY γ γγ === 1. Cân bằng phản ứng: 1,5H 2 + 0,5N 2 NH 3 + Q U [...]... 1. 6 x 1 0-4 500 12 /7/2 010 6.4 x 10 2 1. 5 x 1 0-5 604005 - Chương 3 - Bai 1 13 c Ảnh hưởng của tỷ lệ H2/N2: Phương trình cân bằng Khi r0 = 3 Phương trình Temkin 12 /7/2 010 604005 - Chương 3 - Bai 1 14 e Chất xúc tác: Fe + 1, 3%Al2O3 + 1, 6%K2O f Đầu độc xúc tác: -Các hợp chất của S, As, P, clo gây đầu độc vónh cửu -Các hợp chất của oxi (O2, H2O, CO, CO2, NO) thường gây đầu độc tạm thời 12 /7/2 010 604005 - Chương.. .12 /7/2 010 604005 - Chương 3 - Bai 1 11 2 Tốc độ phản ứng Phương trình Temkin: ⎛ p r = k1 pN2 ⎜ ⎜p ⎝ 3 H2 2 NH 3 12 /7/2 010 α ⎞ ⎛p ⎟ − k2 ⎜ ⎜ p ⎟ ⎝ ⎠ 604005 - Chương 3 - Bai 1 2 NH 3 3 H2 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ β 12 Các yếu tố ảnh hưởng tốc ộ phản ứng: a Ảnh hưởng của áp suất: r = k1 P 1, 5 y1,5 y N2 H2 ya ya − k2 0,5 1, 5 P yH 2 b Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ (oC) Kcb 25 200 4.4 x 1 0 -1 300 4.3 x 1 0-3 400 1. 6... CO2, NO) thường gây đầu độc tạm thời 12 /7/2 010 604005 - Chương 3 - Bai 1 15 Bơm tuần hoàn khí IV Quy trình công nghệ Bơm nén khí Giãn nở khí lạnh Quay vòng khí không pư N2 và H2 Trao đổi nhiệt Thiết bò làm lạnh Gia nhiệt kiểu ống xoắn Khí đã được gia nhiệt (13 0300atm) 12 /7/2 010 604005 - Chương 3 - Bai 1 16 12 /7/2 010 604005 - Chương 3 - Bai 1 17 . 12 /7/2 010 604005 - Chương 3 - Bai 1 1 CHƯƠNG III – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HP CHẤT CHỨA NITRƠ BÀI 1: KỸ THUẬT TỔNG HP NH 3 1. Tính chất- Ứng dụng 2. Q trình tổng hợpNH 3 3. Qui trình. 604005 - Chương 3 - Bai 1 13 Các yếu tố ảnh hưởng tốcộ phản ứng: a. Ảnh hưởng của áp suất: 22 2 1, 5 1, 5 12 0,5 1, 5 . . HN a aH yy y rkP k yPy =− 1. 5 x 10 -5 500 1. 6 x 10 -4 400 4.3 x 10 -3 300 4.4. H 2 /N 2 : 12 /7/2 010 604005 - Chương 3 - Bai 1 15 e. Chất xúc tác: Fe + 1, 3%Al 2 O 3 + 1, 6%K 2 O f. Đầu độc xúc tác: -Các hợp chất của S, As, P, clo gây đầu độc vónh cửu -Các hợp chất của oxi