CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NH3

Khoa hóa học Công nghệ thực phẩm Đề Tài: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NH3 Nhóm 2: Nguyễn Thị Bích Thảo Phạm Quốc Cường Nguyễn Xuân Đồng Nguyễn Hoàng Nguyễn Thành Công Giảng viên hướng dẫn:TS Nguyễn Ngọc Huy Lê Thanh Thanh LOGO NỘI DUNG I KHÁI QUÁT CHUNG II ỨNG DỤNG CỦA NH3 III NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NH3 IV SẢN XUẤT NH3 V PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN VI TÀI LIỆU THAM KHẢO I KHÁI QUÁT CHUNG Nguồn gốc hình thành Amoniac?  Nguồn gốc tự nhiên  Nguồn gốc nhân tạo I KHÁI QUÁT CHUNG  Nguồn gốc tự nhiên: - Nước mưa, nước biển - Hoạt động núi lửa - Khoáng chứa sôđa I KHÁI QUÁT CHUNG  Nguồn gốc nhân tạo: - Các nhà máy sản xuất phân đạm - Các nhà máy chuyên sản xuất Amoniac lỏng - Hoạt động sinh hoạt người I KHÁI QUÁT CHUNG Thành phần chất có nước biển I KHÁI QUÁT CHUNG A Tính chất vật lý Amoniac chất không màu, mùi khai xốc, nhẹ không khí d = 0,76g/l Amoniac hoá lỏng -340C hoá rắn -780C Trong số khí, amoniac tan nhiều nước.1 lít nước 2000C hoà tan 800 lít NH3 I KHÁI QUÁT CHUNG A Tính chất vật lý N 1070 H H H II KHÁI QUÁT CHUNG B.Tính chất hóa học N2 + H2 to Muối + acid -3 NH3 NH4+ +H2O NH4+ + OH Oxi Hoá N2 + H2O N2 + HCl Sản xuất Amoniac - II ỨNG DỤNG CỦA NH3  Làm phân bón  Điều chế acid nitric  Kỹ nghệ làm lạnh Ngoài ra: Amoniac dùng lĩnh vực dầu khí, thuốc lá, y học,…  Khí tự nhiên thường chứa S dạng sunfua hydro H2S, sunfua cacbon CS2, lưu huỳnh – oxit cacbon COS, etymerkaptan C2H5SH Các hợp chất có hàm lượng chung khoảng – 30 mg/m3  Trước làm sạch, hợp chất chứa lưu huỳnh hydro hóa đến sufua hydro H2S chất xúc tác Co-Mo t = 350 – 450 0C Làm khỏi hợp chất chứa S  Sunfua hydro tạo thành hấp phụ bằng chất hấp phụ rắn hay lỏng  Phương trình phản ứng CS2 + 4H2  2H2S + CH4 RSH +H2  H2S + CH4 COS + H2  H2 +CH4 + H2O  Sau chuyển hóa CO khí độ 17 – 30 % CO2 Khí CO2 làm chất hấp phụ lỏng: nước, etanolamin, dung dịch kiềm  Rửa etanolamin CO2 + 2RNH2+ H2O  (RNH3)CO3 CO2+(RNH3)CO3 + H2O  2RNH3HCO3 Làm khí chuyển hóa khỏi CO2  Một số chất khác hấp phụ CO2 hợp chất hữu : metanol,propilen cacbonat, sunfotan  Rửa bẳng dung dịch nóng bồ tạt dược tiến hành áp suất 1.106 – 2.106 N t0 =110 – 1200C thường dùng dung dịch 25% K2CO3 kích hoạt bẳng asen (As2O3)  Hấp phụ bẳng dung dịch amiac - đồng  Rửa dung dịch amoniac – đồng p =(1 – ).107n/m2 , t = – 250c(nhiệt độ thấp dễ xảy tượng kết tinh dung dịch) Thường sử dụng dung dịch đồng – amniac aicd yếu : axetic (axetat) cacbonic (cacbonat) muravic Hydro hóa xúc tác (khi hàm lượng co thấp) Ngưng tụ tạp chất phương pháp làm lạnh sâu Làm khí khỏi CO Phương pháp hyro hóa Xúc tác niken (phủ lên oxit nhôm ) t= 200 – 4000c CO + 3H2  CH4 + H2O CO2 +4 H2  CH4 + 2H2O  Rửa khí nitơ hóa lỏng Biện pháp ngưng tụ phân đoạn cách làm lạnh sạu dùng để phân chia khí cốc hóa hỗn hợp có thành phần phức tạp Biện pháp ngưng tụ phân đoạn cách làm lạnh sạu dùng để phân chia khí cốc hóa hỗn hợp có thành phần phức tạp 21 Sản xuất Amoniac IV SẢN XUẤT NH3  Cơ sở lý thuyết: N2 + 3H2 2NH3 + Q Theo Le Shatelia : Khi tăng P cân chuyển dịch theo chiều thuận tạo NH3 giải phóng lượng Q lớn IV SẢN XUẤT NH3 Bảng 7: Hàm lượng NH3 hỗn hợn cân Nhiệt Độ, C 200 300 400 500 600 700 Hàm lượng NH3 P 30.106 N/m2 100.106 N/m2 89.94 98.29 70.96 92.55 47.00 79.82 26.44 57.47 13.77 31.43 7.28 12.83 IV SẢN XUẤT NH3 - Chất xúc tác: Trong trình tổng hợp NH3 sử dụng chất xúc tác Fe, Pt, Mg, W, U, Rh,… Trong số hoạt độ cao Fe, U Trong công nghiệp xúc tác Fe sử dụng rộng rãi Nó chứa chất kích hoạt Al2O3, K2O, CaO IV SẢN XUẤT NH3 IV SẢN XUẤT NH3  Động học trình: Tổng hợp NH3 trình xúc tác dị thể xảy theo giai đoạn Khuếch tán N2 H2 từ dòng khí đến bề mặt chất xúc tác vào mao quan hạt Hấp phụ hóa học khí lên chất xúc tác IV SẢN XUẤT NH3 Tác dụng N2 H2 bề mặt chất xúc tác Lúc N2 thu điện tử xúc tác, H2 cho xúc tác điện tử để bù đắp tổn thất điện tử xúc tác Kết tạo thành hợp chất hóa học bề mặt: imit NH, amit NH2 amoniac NH3 IV SẢN XUẤT NH3 Giải hấp phụ NH3 khuếch tán vào thể tích pha khí Giai đoạn định trình hấp phụ hóa học lên chất xúc tác Hiệu suất NH3 phụ thuộc vào nhiều thông số chế độ công nghệ: nhiệt độ, áp suất, thời gian tiếp xúc khí với xúc tác, thành phần hỗn hợp khí,… IV SẢN XUẤT NH3 Hiện nay, dựa áp suất dây chuyền thường chia làm loại: - Hệ thống làm việc áp suất thấp: 10 20 Mpa - Hệ thống làm việc áp suất trung bình: 20 35 MPa - Hệ thống làm việc áp suất cao: 45 100 MPa IV SẢN XUẤT NH3 IV SẢN XUẤT NH3 Thiết bị quan trọng quy trình công nghệ tháp tổng hợp: Hình 55 : Tháp tổng hợp NH3 áp suất trung bình Nấp đậy Thân Tháp Hộp xúc tác Các ống trao đổi nhiệt Lớp cách nhiệt Ghi lò Ống trung tâm Bộ phận trao đổ V PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN Tăng công suất dây chuyền công suất liên tục tăng:  50÷60 tấn/ngày 1955  100 tấn/ngày 1960  1000 tấn/ngày 1970  1500 tấn/ngày1977  3000 tấn/ngày VI TÀI LIỆU THAM KHẢO [...]... chia khí cốc hóa là một hỗn hợp có thành phần phức tạp 21 Sản xuất Amoniac IV SẢN XUẤT NH3  Cơ sở lý thuyết: N2 + 3H2 2NH3 + Q Theo Le Shatelia : Khi tăng P cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận tạo NH3 và giải phóng một lượng Q lớn hơn IV SẢN XUẤT NH3 Bảng 7: Hàm lượng NH3 trong hỗn hợn cân bằng Nhiệt Độ, 0 C 200 300 400 500 600 700 Hàm lượng NH3 dưới P 30.106 N/m2 100.106 N/m2 89.94 98.29 70.96... 79.82 26.44 57.47 13.77 31.43 7.28 12.83 IV SẢN XUẤT NH3 - Chất xúc tác: Trong quá trình tổng hợp NH3 có thể sử dụng các chất xúc tác Fe, Pt, Mg, W, U, Rh,… Trong số này hoạt độ cao nhất là Fe, U Trong công nghiệp xúc tác Fe được sử dụng rộng rãi nhất Nó chứa 3 chất kích hoạt là Al2O3, K2O, CaO IV SẢN XUẤT NH3 IV SẢN XUẤT NH3  Động học của quá trình: Tổng hợp NH3 là quá trình xúc tác dị thể xảy ra theo... Hiệu suất NH3 phụ thuộc vào nhiều thông số của chế độ công nghệ: nhiệt độ, áp suất, thời gian tiếp xúc khí với xúc tác, thành phần hỗn hợp khí,… IV SẢN XUẤT NH3 Hiện nay, dựa và áp suất của dây chuyền thường chia làm 3 loại: - Hệ thống làm việc ở áp suất thấp: 10 20 Mpa - Hệ thống làm việc ở áp suất trung bình: 20 35 MPa - Hệ thống làm việc ở áp suất cao: 45 100 MPa IV SẢN XUẤT NH3 IV SẢN XUẤT NH3 Thiết... quan hạt 2 Hấp phụ hóa học khí lên chất xúc tác IV SẢN XUẤT NH3 3 Tác dụng giữa N2 và H2 trên bề mặt chất xúc tác Lúc đó N2 thu điện tử của xúc tác, còn H2 cho xúc tác điện tử của mình để bù đắp sự tổn thất điện tử của xúc tác Kết quả là lần lượt tạo thành những hợp chất hóa học bề mặt: imit NH, amit NH2 và amoniac NH3 IV SẢN XUẤT NH3 4 Giải hấp phụ NH3 và khuếch tán vào thể tích pha khí Giai đoạn quyết...II ỨNG DỤNG CỦA NH3 II ỨNG DỤNG CỦA NH3 III NGUYÊN LIỆU Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất NH3 là N2 và H2 1 Điều chế nitơ III NGUYÊN LIỆU NI TƠ Từ khí quyển PP hồ quang N2 + O2  2NO -179.2KJ Trong công nghiệp Phân chia không khí Không Khí PP xianamit CaC2 + N2  CaCN2 + C +301,5 KJ PP amoniac N2 + 3H2  2NH3 + Q Ni tơ Oxy Ar khí khác Nhân N2 & H2 III NGUYÊN... IV SẢN XUẤT NH3 IV SẢN XUẤT NH3 Thiết bị quan trọng nhất trong quy trình công nghệ là tháp tổng hợp: Hình 55 : Tháp tổng hợp NH3 dưới áp suất trung bình 1 2 3 4 5 6 7 8 Nấp đậy Thân Tháp Hộp xúc tác Các ống trao đổi nhiệt Lớp cách nhiệt Ghi lò Ống trung tâm Bộ phận trao đổ V PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN Tăng công suất của dây chuyền công suất liên tục tăng:  50÷60 tấn/ngày 1955  100 tấn/ngày 1960  1000... Sau khi chuyển hóa CO trong khí còn chứ độ 17 – 30 % CO2 Khí CO2 có thể làm sạch bằng các chất hấp phụ lỏng: nước, etanolamin, các dung dịch kiềm  Rửa etanolamin CO2 + 2RNH2+ H2O  (RNH3)CO3 CO2+(RNH3)CO3 + H2O  2RNH3HCO3 Làm sạch khí quyển chuyển hóa khỏi CO2  Một số chất khác cũng hấp phụ CO2 như các hợp chất hữu cơ : metanol,propilen cacbonat, sunfotan  Rửa bẳng các dung dịch nóng bồ tạt dược... tách nước tạo thành Phương pháp được sử dụng khi hàm lượng CO2, CO và O2 trong khí chuyển hóa thấp  Ngưng tụ tạp chất bằng cách làm sạch sâu sắc Phương pháp này hiện nay được dùng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất acid HNO3 Tuy nhiên phương pháp tiêu tốn nhiều năng lượng nên đang bị hạn chế dần  Khí tự nhiên thường chứa S dưới dạng sunfua hydro H2S, sunfua cacbon CS2, lưu huỳnh – oxit cacbon COS,... CaCN2 + C +301,5 KJ PP amoniac N2 + 3H2  2NH3 + Q Ni tơ Oxy Ar khí khác Nhân N2 & H2 III NGUYÊN LIỆU 2 Hydrogen Chuyển hóa mêtan Chuyển hóa oxit cacbon HIDRO Phân chia khí cốc 15 Điện phân H2O hay SảnNaCl xuất Amoniac III NGUYÊN LIỆU CH4 + H2O  CO + 3H2 – 206kJ CH4 + ½ O2  CO + 2H2 + 35kJ CO + H2O  CO2 +H2 +41 kJ CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2 – 165 kJ  Áp suất khí quyển hoặc áp suất cao  Có sử dụng chất ... tạp 21 Sản xuất Amoniac IV SẢN XUẤT NH3  Cơ sở lý thuyết: N2 + 3H2 2NH3 + Q Theo Le Shatelia : Khi tăng P cân chuyển dịch theo chiều thuận tạo NH3 giải phóng lượng Q lớn IV SẢN XUẤT NH3 Bảng... thống làm việc áp suất cao: 45 100 MPa IV SẢN XUẤT NH3 IV SẢN XUẤT NH3 Thiết bị quan trọng quy trình công nghệ tháp tổng hợp: Hình 55 : Tháp tổng hợp NH3 áp suất trung bình Nấp đậy Thân Tháp Hộp... amoniac NH3 IV SẢN XUẤT NH3 Giải hấp phụ NH3 khuếch tán vào thể tích pha khí Giai đoạn định trình hấp phụ hóa học lên chất xúc tác Hiệu suất NH3 phụ thuộc vào nhiều thông số chế độ công nghệ: nhiệt