TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCMKHOA CÔNG NGHỆ CƠ SỞ THANH HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN GIẢNG VIÊN HD: TH.S NGUYỄN HỮU TOÀNSINH VIÊN TH: NGUYỄN VĂN VÕMSSV: 10003023LỚP: CDHD12THTHANH HÓA NĂM 2015 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪNThanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015Giảng viên NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆNThanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015Giảng viên DANH MỤC BẢNGBảng 1.1: Thành phần đặc tính của urê4Bảng 1.2 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi khí ammonia theo nhiệt độ đất11Bảng 1.3 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi ammonia theo độ pH của đất12DANH MỤC HÌNHHình 1. Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than13Hình 2. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than10Hình 3. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Tạo khí12Hình 4. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng NH325Hình 5: Giản đồ nén khí44Hình 6. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Urê60 MỤC LỤCMỞ ĐẦU1NỘI DUNG3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠM URE31.1: Sản phẩm Ure:31.2. Tính chất của Urê31.2.1. Tính chất vật lý31.2.2. Tính chất hóa học51.3. Ứng dụng81.3.1. Trong công nghiệp81.3.2. Sử dụng trong phòng thí nghiệm91.3.3. Sử dụng y học91.4. Những nét nổi bật về phân urê101.4.1 Ưu điểm của Urê101.4.2 Cách sử dụng phân urê hiệu quả nhất111.4.3 Sự cần thiết của đạm urê đối với cây trồng12CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN132. 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất đạm urê từ than132.2. Các xưởng chính trong dây chuyền sản xuất đạm urê từ than112.2.1. Xưởng Tạo khí112.2.1.1. Nhiệm vụ112.2.1.2. Lưu trình công nghệ122.2.1.3. Các cương vị chính132.2.2. Xưởng NH3222.2.2.1. Nhiệm vụ222.2.2.2. Lưu trình công nghệ222.2.2.3. Các cương vị chính262.2.3. Xưởng Urê552.2.3.1. Nhiệm vụ552.2.3.2. Cơ sở lý thuyết quá trình tổng hợp urê552.2.3.3. Lưu trình công nghệ592.2.3.4. Các cương vị chính63CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN653.1. Các dòng thải chính trong công nghệ sản xuất đạm urê từ than653.1.1. Xưởng Tạo khí:653.1.2. Xưởng NH3663.1.3. Xưởng Urê663.1.4. Các dòng thải khác673.2. Khắc phục vấn đề môi trường trong sản xuất đạm urê từ than67TÀI LIỆU THAM KHẢO70 MỞ ĐẦUNước ta là một nước nông nghiệp, trên 70% dân số sống bằng nghề nông.Vì vậy nông nghiệp là một nghành quan trọng cần được đầu tư phát triển để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực, và trở thành một cường quốc xuất khẩu lương thực, do đó phân bón phục vụ nông nghiệp là rất quan trọng và cần thiết. Nhu cầu phân bón ở nước ta hiện nay ước tính khoảng 5500000 tấnnăm.(Theo thống kê năm 2012). Để đạt được mục tiêu đó thì việc nghiên cứu tìm ra các loại phân bón mới có tác dụng nâng cao nâng suất chất lượng sản phẩm cây trồng và giá thành rẻ là điều rất cần thiết. Đồng thời cũng phải nghiên cứu các biện pháp cải tiến công nghệ, thiết bị cũng như việc đầu tư thay thế các dây chuyền sản xuất hiện đại để nâng cao năng suất chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.Hiện nay ở nước ta năng lực sản xuất phân bón phục vụ nông nghiệp của nhà máy vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong nước.Do đó hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng khá lớn phân bón nông nghiệp của nước ngoài.Dân số nước ta hiện nay đang ngày một tăng nhanh kéo theo mọc lên các khu đô thị, khu công nghiệp làm cho môi trường ngày càng ôi nhiễm trầm trọng. Rác thải, khói bụi từ các nhà máy, xí nghiệp thải ra, các khí này làm nóng bầu khí quyển và gây hiệu ưng nhà kính là CO2, H2S, NO, NH3 việc thu hồi các chất khí này đua đến các nhà máy xử lý tạo ra sản phẩm có lợi cho chúngPhân đạm không chỉ được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp mà nó còn được ứng dụng trong nhiều nghành công nghiệp khác như: Công nghiệp sản xuất nhựa, tổng hợp keo,.., Ngoài ra Urê có cũng được sử dụng rộng rãi trong nghành công nghiệp dược phẩm và sản xuất sợi. Nguyên liệu để sản xuất Urê là từ NH3 và CO2 . Hiện nay ở nước ta có hai nhà máy sản xuất Urê là nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc ở Bắc Giang và nhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu.Nhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu sử dụng dây chuyền công nghệ của hãng Haldor Topsoe ( Đan Mạch) và của hãng Snamprogetti (Ý) đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu là khí đồng hành, tạo ra NH3 lỏng và khí CO2 đưa và tổng hợp Urê.Nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu là than đá tạo ra NH3 lỏng và khí CO2, sử dụng dây chuyền công nghệ tuần hoàn lỏng toàn bộ cho quá trình tổng hợp Urê. Vì những lý do trên em quyết định chọn đề tài: “Quy trình sản xuất đạm urê từ than” để làm đề tài của mình
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ - CƠ SỞ THANH HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN GIẢNG VIÊN HD: TH.S NGUYỄN HỮU TOÀN SINH VIÊN TH : NGUYỄN VĂN VÕ MSSV : 10003023 LỚP : CDHD12TH THANH HÓA - NĂM 2015 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Thanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015 Giảng viên Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Thanh Hóa, ngày … tháng … năm 2015 Giảng viên Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn MỤC LỤC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn MỞ ĐẦU Nước ta là một nước nông nghiệp, trên 70% dân số sống bằng nghề nông.Vì vậy nông nghiệp là một nghành quan trọng cần được đầu tư phát triển để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực, và trở thành một cường quốc xuất khẩu lương thực, do đó phân bón phục vụ nông nghiệp là rất quan trọng và cần thiết. Nhu cầu phân bón ở nước ta hiện nay ước tính khoảng 5500000 tấn/năm.(Theo thống kê năm 2012). Để đạt được mục tiêu đó thì việc nghiên cứu tìm ra các loại phân bón mới có tác dụng nâng cao nâng suất chất lượng sản phẩm cây trồng và giá thành rẻ là điều rất cần thiết. Đồng thời cũng phải nghiên cứu các biện pháp cải tiến công nghệ, thiết bị cũng như việc đầu tư thay thế các dây chuyền sản xuất hiện đại để nâng cao năng suất chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Hiện nay ở nước ta năng lực sản xuất phân bón phục vụ nông nghiệp của nhà máy vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong nước.Do đó hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng khá lớn phân bón nông nghiệp của nước ngoài. Dân số nước ta hiện nay đang ngày một tăng nhanh kéo theo mọc lên các khu đô thị, khu công nghiệp làm cho môi trường ngày càng ôi nhiễm trầm trọng. Rác thải, khói bụi từ các nhà máy, xí nghiệp thải ra, các khí này làm nóng bầu khí quyển và gây hiệu ưng nhà kính là CO 2 , H 2 S, NO, NH 3 việc thu hồi các chất khí này đua đến các nhà máy xử lý tạo ra sản phẩm có lợi cho chúng Phân đạm không chỉ được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp mà nó còn được ứng dụng trong nhiều nghành công nghiệp khác như: Công nghiệp sản xuất nhựa, tổng hợp keo, , Ngoài ra Urê có cũng được sử dụng rộng rãi trong nghành công nghiệp dược phẩm và sản xuất sợi. Nguyên liệu để sản xuất Urê là từ NH 3 và CO 2 . Hiện nay ở nước ta có hai nhà máy sản xuất Urê là nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc ở Bắc Giang và nhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 1 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn Nhà máy Đạm Phú Mỹ ở Bà Rịa – Vũng Tàu sử dụng dây chuyền công nghệ của hãng Haldor Topsoe ( Đan Mạch) và của hãng Snamprogetti (Ý) đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu là khí đồng hành, tạo ra NH 3 lỏng và khí CO 2 đưa và tổng hợp Urê. Nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu là than đá tạo ra NH 3 lỏng và khí CO 2 , sử dụng dây chuyền công nghệ tuần hoàn lỏng toàn bộ cho quá trình tổng hợp Urê. Vì những lý do trên em quyết định chọn đề tài: “Quy trình sản xuất đạm urê từ than” để làm đề tài của mình Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 2 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠM URE 1.1: Sản phẩm Ure: Urê được Hilaire Rouelle phát hiện từ nước tiểu vào năm 1773 và được Friedrich Woehler tổng hợp lần đầu tiên từ ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 và potassium cyanate KOCN vào năm 1828. Đây là quá trình tổng hợp lần đầu một hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ và nó đã giải quyết được một vấn đề quan trọng của một học thuyết sức sống. Năm 1870, urê đã được sản xuất bằng cách đốt nóng cácbamat amôn trong một ống bịt kín. Điều này là nền tảng cho công nghệ sản xuất urê công nghiệp sau này. Cho tới những năm đầu thế kỷ 20 thì urê mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp nhưng ở mức sản lượng rất nhỏ. Sau đại chiến thế giới thứ II, nhiều nước và hãng đã đi sâu cải tiến quy trình công nghệ để sản xuất urê. Những hãng đứng đầu về cung cấp chuyển giao công nghệ sản xuất urê trên thế giới như: Stamicarbon (Hà Lan), Snamprogetti (Italia), TEC (Nhật Bản)…Các hãng này đưa ra công nghệ sản xuất urê tiên tiến, mức tiêu phí năng lượng cho một tấn sản phẩm urê rất thấp. 1.2. Tính chất của Urê 1.2.1. Tính chất vật lý Urê có công thức phân tử là CON 2 H 4 hoặc (NH 2 ) 2 CO. Tên quốc tế là Diaminomethanal. Ngoài ra urê còn được biết với tên gọi là carbamide , carbonyl diamide. Urê có màu trắng, dễ hòa tan trong nước, ở trạng thái tinh khiết nhất urê không mùi mặc dù hầu hết các mẫu urê có độ tinh khiết cao đều có mùi khai. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 3 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn Bảng 1.1: Thành phần đặc tính của urê Tên thành phần Giá trị Tỉ trọng d, g/ cm 3 13,230 Dạng tinh thể và dạng bề ngoài Dạng kim, lăng trụ, tứ giác Điểm nóng chảy, 0 C 132,7 Chỉ số khúc xạ 1,484; 1,602 Năng lượng hình thành tự do ở 25 0 C, J/mol -197,15 Nhiệt nóng chảy, J/g 251 Nhiệt hòa tan trong nước, J/g 243 Nhiệt kết tinh, dịch ure nước 70%, J/g 460 Độ ẩm tương đối 81% (20 0 C) 73% (30 0 C) Nhiệt riêng, J/Kg.K ở 0 0 C 50 0 C 100 0 C 150 0 C Hàm lượng Nito 46,6% N Tính chất hút ẩm, kết tảng của Urê Urê là chất dể hút ẩm từ môi trường xung quanh tại một nhiệt độ nhất định ứng với áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường lớn hơn áp suất hơi nước trên bề mặt urê. Urê sẽ hút ẩm khi độ ẩm môi trường xung quanh lớn hơn 70%, nhiệt độ 10-40 0 C. Urê thường bị hút ẩm do hàm ẩm trong không khí cao, đặc biệt vào ngày hè, tiết trời ẩm thấp. Để hạn chế việc hút ẩm, urê thường được đóng trong các Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 4 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn bao PP, PE hoặc trong bao giấy nhiều lớp. Qua nghiên cứu và thực tế, người ta đã xác định các nguyên nhân chủ yếu gây kết tảng urê sản phẩm: - Hàm ẩm trong dung dịch Urê đi tạo hạt còn cao. - Hạt urê xốp, rỗng, dễ vỡ, cường độ cơ giới thấp. - Bảo quản urê ở nơi có độ ẩm không khí cao, urê bị hút ẩm. - Sản phẩm urê có kích cỡ không đồng đều, nhiều bụi và mảnh vỡ tạo cho các hạt urê có mối liên kết hàn bền vững do bụi và mảnh vỡ điền vào không gian giữa các hạt urê. Để chống kết tảng hạt urê, ngày nay người ta áp dụng một số biện pháp sau: - Bọc urê bởi một lớp paraffin mỏng ngăn chặn hút ẩm. - Sử dụng bột trợ dung đưa vào dung dịch urê trước khi tạo hạt, tăng cường lực cơ giới của hạt và hạn chế hút ẩm. - Tiêm fomanđêhyt hoặc urê fomanđêhyt vào dòng dung dịch urê trước hoặc sau hệ thống cô đặc. - Tạo urê hạt to trên một hệ thống tạo hạt tầng sôi thùng quay, làm giảm bề mặt riêng tiếp xúc không khí của hạt urê, độ bền vững cơ giới cao. 1.2.2. Tính chất hóa học Hòa tan trong nước, nó thủy phân rất chậm để tạo thành cacbamat amôn (1) cuối cùng phân hủy thành amoniac và điôxit cacbon. Phản ứng này là cơ sở để sử dụng urê làm phân bón. Trong môi trường đất ẩm : (NH 2 ) 2 CO + 3H 2 O CO 2 + 2NH 4 OH Trong không khí ẩm: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 5 [...]... khí than ẩm (H2S, CO,…) - Sản xuất nguyên liệu tổng hợp urea: NH3 lỏng, CO2 khí Xưởng Urea: Tổng hợp urea Urê Sản phẩm phụ Hình 1 Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 14 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn Hình 2 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than như Hình 2 Đạm urê từ than. .. Trang 13 Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN 2 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất đạm urê từ than Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than gồm 3 xưởng chính: xưởng Tạo khí, Hoi nước Than cục antraxit Không khí xưởng Amoniac và xưởng Urê được thể hiện như Hình 1 Xưởng Tạo khí: Điện Tạo khí than ẩm: H2: N2 = 3: 1, và các tạp chất (bụi, H2S, CO,…) Chất thải Hóa chất... trình công nghệ Hình 3 Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Tạo khí Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng Tạo khí như trong Hình 3.Quá trình khí hóa làm việc gián đoạn ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu chính là than cục, hơi nước và không khí Than cục đang dùng là loại antraxit nhập về từ các vùng mỏ ở Quảng Ninh Than cục từ kho than được băng tải nghiêng đưa lên 10 bunke dung tích 50 tấn và đưa gián... Ammonium rất dễ gây cháy nổ) Với hàm lượng đạm cao, 46%, sử dụng urê giảm bớt được chi phí vận chuyển, công lao động và kho bãi tồn trữ so với các sản phẩm cung cấp đạm khác Việc sản xuất urê thải ra ít chất độc hại cho môi trường Khi được sử dụng đúng cách, urê làm gia tăng năng suất nông sản tương đương với các loại sản phẩm cung cấp đạm khác 1.4.2 Cách sử dụng phân urê hiệu quả nhất Nitrogen có thể bị... cung cấp một nguồn đạm cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho sự tăng trưởng Urê được dùng để sản xuất lisin, một acid amino được dùng thông dụng trong ngành chăn nuôi gia cầm Các loại nhựa urê được polyme hóa từng phần để dùng cho ngành công nghiệp dệt có tác dụng làm phân bố đều các thành phần ép của các chất sợi Nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo, đặc biệt là nhựa urê- fomanđêhyt Urê (cùng với Amoniac)... xuất đạm urê từ than như Hình 2 Đạm urê từ than được sản xuất từ nguyên liệu gồm than antraxit cục, hơi nước và không khí Quá trình khí hóa than gián đoạn theo phương pháp tầng ngọn lửa cố định Sản phẩm của quá trình khí hóa gồm CO2 , CO, H2, N2, H2S, CH4, Ar,…được gọi là khí than ẩm Khí than ẩm được tách bụi, làm nguội và chứa trong két khí Khí than ẩm được đưa ra khỏi két khí, qua lọc bụi tĩnh điện... Sử dụng y học 1.3.3.1 Thuốc: Urê được sử dụng trong các sản phẩm da liễu cục bộ để giúp cho quá trình tái hiđrat hóa của da *Chẩn đoán sinh lý học Do urê được sản xuất và bài tiết khỏi cơ thể với một tốc độ gần như không đổi, nồng độ urê cao trong máu chỉ ra vấn đề với sự bài tiết nó hoặc trong một số trường hợp nào đó là sự sản xuất quá nhiều urê trong cơ thể Nồng độ urê cũng có thể tăng trong một... ứng, đồng thời nâng cao nồng độ urê, sau đó đi vào tháp tạo hạt Hạt urê đạt tiêu chuẩn kích thước, làm nguội, đóng bao và chuyển vào kho thành phẩm 2.2 Các xưởng chính trong dây chuyền sản xuất đạm urê từ than 2.2.1 Xưởng Tạo khí 2.2.1.1 Nhiệm vụ Chế tạo hỗn hợp khí H2, N2 với tỷ lệ H2:N2 = 3:1 làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 11 Đồ án chuyên... ứng urê với các loại rượu sinh ra các chất este acidcacbamic thường được gọi là ur than: Urê phản monomethylolurê ứng với foocmandêhyd và tạo thành các hợp chất như công thức: NH2CONHCH2OH, dimethylolurê HOCH2NHCONHCH2OH và các hợp chất khác phụ thuộc vào tỷ lệ mol của fomanđehyt đối với urê và dựa vào độ pH của dung dịch Peroxyd hydro và urê là loại sản phẩm dạng bột tinh thể màu trắng Peroxyd urê. .. trước khi tổng hợp NH 3 để sản xuất đạm urê từ than Trong khí than ẩm có nhiều tạp chất hóa học và cơ học như CO, CO2, CH4, Ar, H2S, COS, lưu huỳnh hữa cơ, tro bụi và dầu mỡ Trừ CH4 và Ar được thải sau khi tổng hợp NH3 còn các thành phần khác đều phải loại bỏ tại công đoạn tinh chế khí Yêu cầu cơ bản là (CO + CO 2) < 20 ppm, H2S < 1 ppm, hỗn hợp N2, H2 tương đối thuần khiết Công đoạn tinh chế khí gồm . khí Đồ án chuyên ngành GVHD: Nguyễn Hữu Toàn Hình 2. Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất đạm urê từ than như Hình 2. Đạm urê từ than. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN 2. 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất đạm urê từ than Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than gồm 3 xưởng chính: xưởng Tạo khí, xưởng Amoniac và xưởng Urê được thể hiện. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ - CƠ SỞ THANH HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN GIẢNG VIÊN HD: TH.S NGUYỄN HỮU