những quá trình sản xuất cơ bản công nghệ sản xuất phân đạm ure và các chất thải đặc trưng, nguồn gốc của chất thải

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí LỜI MỞ ĐẦU Như biết thành phần chủ yếu thực vật gồm:O, C, H, N, S, P, Mg, Chúng lấy nguồn dinh dưỡng số nguyên tố :oxy, nito, sắt, canxi, magie, đồng, số hợp chất CO ,H O từ đất, nước khơng khí.Trong đất khơng khí ngun tố dinh dưỡng K, N, P nguyên tố có giá trị lớn đến phát triển thực vật, cần bổ sung vào đất nguyên tố N,P,K để cung cấp dinh dưỡng cho trồng Nguồn bổ sung nguyên tố N,P,K phân bón hóa học có chứa hợp chất N,P, K để tăng khả chịu đựng biến đổi thời tiết trồng tăng suất, chất lượng sản phẩm trồng tạo ra.Mà biết sản lượng trồng tăng ,sự phát triển trồng tăng tiêu thụ nhiều chất dinh dưỡng đất, cần phải bón thêm phân khoáng để thỏa mãn nhu cầu trồng Phân bón có vai trị vơ quan trọng trồng, có ảnh hưởng lớn đến ngành nơng nghiệp lâm nghiệp- ngành địi hỏi lượng phân bón lớn phân bón yếu tố đóng vai trị định suất trồng.Vì mà ngành sản xuất phân bón phát triển Việt Nam-một nước phát triển, nơng nghiệp đóng vai trị cốt yếu kinh tế Trong năm gần nhu cầu sử dụng phân bón ngày gia tăng tiêu biểu phân đạm ure hai nhà máy cung cấp phần lớn phân đạm thị trường nhà máy phân đạm dầu khí Việt Nam (Phú Mĩ) nhà máy phân đạm Hà Bắc.Hàng năm nhà máy phân đạm Phú Mĩ cung cấp khoảng 740.000 ure/năm tương ứng với 40% thị trường cung cấp ure nước, Hà Bắc chiếm khoảng 8% nhập chiếm khoảng 50%.Như nhu cấu phân bón nói chung phân đạm nói riêng lớn để tăng suất nhà máy đổi cơng nghệ tạo nhiều phân bón có chất lượng tốt, hàm lượng cao Hiện giới có nhiều cơng nghệ sản xuất phân bón tiên tiến đứng trước thực trạng Việt Nam nước phát triển khoa học công nghệ chưa thật phát triển đặc biệt Việt Nam có nguồn than dồi nên nhà máy phần lớn sản xuất phân đạm phương pháp khí hóa nhiên liệu rắn than.Nhưng trính sản xuất lại nảy sinh vấn đề chất thải ảnh hưởng đến môi trường.Vì lí chúng em định chọn đề tài “Công nghệ sản xuất phân đạm ure chất thải đặc trưng, nguồn gốc nó” làm đề tài nghiên cứu hướng dẫn thầy Đinh Bách Khoa.Chúng em cố gắng q trình làm, chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận lời góp ý thầy bạn đọc để luận chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC *Mở Đầu *Nội Dung 1.Vấn đề nguồn nguyên liệu 2.Sản xuất khí nguyên liệu N 2; Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí H ( phương pháp khí hóa nhiên liệu rắn than) 2.1.Cơ sở khoa học phương trình phản ứng 2.2.Hoạt động lị khí hóa than sơ đồ cơng nghệ sản xuất khí nguyên liệu 2.3.Tinh chế khí nguyên liệu khỏi hợp chất S 3.Tổng hợp NH 3.1.Khái quát chung NH 3.2.Cơ sở hóa lí q trình tổng hợp NH 3.2.1)Cân phản ứng 3.2.1.1)Đặc điểm phản ứng 3.2.1.2)Ảnh hưởng nhiệt độ áp suất đến cân 3.2.1.3)Ảnh hưởng tỷ lệ N /H 3.2.1.4)Ảnh hưởng khí trơ (CH + Ar) 3.2.2)Xúc tác cho trình tổng hợp NH 3.2.2.1)Yêu cầu 3.2.2.2)Thành phần 3.2.2.3)Hoàn nguyên xúc tác 3.2.3)Tốc độ phản ứng tổng hợp NH 3.2.3.1)Phương trình phản ứng 3.2.3.2)Các điều kiện ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng a)Tỷ lệ H /N b)Ảnh hưởng áp suất c)Ảnh hưởng khí trơ d)Ảnh hưởng tốc độ không gian e)Nhiệt độ 3.3.Quy trình cơng nghệ sản xuất amoniac 4.Cơng nghệ sản xuất Ure 4.1.Khái quát ure 4.2.Công nghệ sản xuất Ure 5.Chất thải trình sản xuất phân đạm ure Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí *Kết Luận *Tài Liệu Tham Khảo 1.Vấn đề nguồn nguyên liệu [5] Để tổng hợp NH người ta cần có N H theo phản ứng: N +H = NH Nitơ lấy từ khơng khí (79% N ; 21% O ) Hidro lấy từ H O, ngồi cịn lấy từ khí thiên nhiên CH phương pháp điện phân khí hóa than ướt (dùng lượng C để phân hủy H O) Do nguồn nguyên liệu tổng hợp NH từ than (C); khí thiên nhiên (CH ) phương pháp khác (điện phân H O; từ dầu, ) Mức độ tiêu thụ nguyên liệu vào năm 1990 giới là: Khí CH Than Các nguồn khác 77% 13.5% 9.5% Nguyên nhân sử dụng nhiều CH (khí thiên nhiên từ khí đồng hành, mỏ khí): *Khí thiên nhiên giàu Hidro Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Nếu tính theo tỷ lệ số phân tử H phân tử C thì: Than Dầu Naptha Khí thiên nhiên 0-0.8 1.5 *Năng lượng tiêu hao cho đơn vị H thấp do: Nếu dùng nước để chuyển hóa CH Phản ứng: 2H O + CH = CO + 2H + 2H –Q Trong sản phẩm, lượng Hidro tự tăng so với CH 50% Vì phản ứng thu nhiệt tiêu hao cho phân tử Hidro giảm tượng tự tăng *Là nguyên liệu chứa tạp chất S thấp giảm nhẹ khâu tinh chế khí, giá nguyên liệu đắt *Sử dụng tiện lợi, dễ phân phối, vận chuyển *Giá thành sản phẩm thấp Ta có bảng: Vốn đầu tư lượng tiêu hao/đơn vị sản phẩm NH từ nguyên liệu khác nhau: Nguyên liệu Tổng lượng 10 12 J/T NH Quan Hệ đầu tư Khí CH Than 28 48 2,0-3,0 Bảng 3: Giá sản phẩm NH từ nguyên liệu khác Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Năng suất 1800T NH /24h năm 1991 Bắc Âu Nguyên liệu Khí CH Than Giá nguyên liệu $/triệu BTU Năng lượng tổng, triệu BTU/T NH Giá nguyên liệu + lượng, $ Giá chi phí khác, $/T NH Giá tiền tổng, $/T NH Vốn đầu tư, $/T NH 3.1 27 83.7 30 113.7 210 2.1 45.1 95.5 60 155.5 500 Bảng Nguồn tài nguyên giới Than (tấn) Dầu mỏ (tấn) Khí thiên nhiên (Nm ) Dự trữ Khai thác/năm Thời gian (năm) 1.079x10 4.338x10 238 137x10 3.148x10 44 119x10 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 12 2,059x10 58 Với mức khai thác khí thiên nhiên tiếp tục khai thác mức trung bình Than > Khí metal > Dầu 238 > 58 > 44 Về lâu dài, than nguyên liệu chiếm ưu dây chuyền phức tạp hơn, hợp chất S nhiều cần xử lý chất thải rắn áp dụng “công nghệ-năng lượng” để giảm giá thành sản phẩm 2.Sản xuất khí nguyên liệu N 2; H ( phương pháp khí hóa nhiên liệu rắn than) [6] 2.1.Cơ sở khoa học phương trình phản ứng Thơng nước khơng khí qua tầng than nóng đỏ, nước bị phân hủy thành H ; O cháy với cacbon, cịn lại nito.Cuối thu khí than chủ yếu N 2; H , ngồi cịn có CO, CO C+H O = CO+H -Q C+O +N =CO+N +Q Phương pháp đơn giản, thiết bị cồng kềnh( phận khí hóa than, tinh chế H Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí S), thích hợp nước có nguồn than dồi trình độ kĩ thuật khơng cao 2.2.Hoạt động lị khí hóa than sơ đồ cơng nghệ sản xuất khí ngun liệu Khí than danh từ dùng để hỗn hợp khí hình thành người ta hóa khí than nhiệt độ cao với oxy nước Hỗn hợp khí chủ yếu hydro cacbon monoxyt Khí than sau tạo thành, phải tiến hành tinh chế (bằng phương pháp rửa khí, hấp thụ hay hấp phụ) tách riêng (bằng phương pháp hóa lỏng, tinh cất v.v ) tùy theo mục đích sử dụng sau Việc hóa khí than thường kèm theo q trình tinh chế khí với giá thành cao nguyên liệu có chứa nhiều tạp chất Để hạ giá thành sản phẩm khí đồng thời với việc nâng cao độ tinh khiết sản phẩm khí, người ta thay than đá nguyên liệu khác nhiên liệu dạng lỏng dạng khí Các phản ứng đặc trưng q trình hóa khí từ ngun liệu khác tham khảo bảng Hoạt động lị khí hóa than gián đoạn minh họa hình 2.3 vận hành sau: Trước tiên than cốc cấp vào lị, đốt thổi khơng khí vào theo đường dẫn (1) Khi vùng cháy lò đạt tới nhiệt độ thích hợp (thường từ 1000 đến 1100 C), người ta ngừng cấp khơng khí đóng đường thổi khí lại Lập tức nước ép vào từ thiết bị cấp nước (4) Khí than hình thành lấy từ cửa (3) dẫn tới hệ thống xử lý, tinh chế tách khí Khi nhiệt độ giảm xuống khoảng 800 C, người ta lại tiếp tục thổi khơng khí vào Q trình lặp lặp lại Nhìn chung lị hóa khí than thường bố trí điều khiển tự động Nguyênliệu Các phản ứng đặc trưng ∆E phản ứng (KJ) Than đá C + O = CO C + CO = 2CO C+H O = CO + H -406 +160 +128 Nhiên liệu dạng lỏng -CH - + 0,5O = CO + H Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí -CH -+H O = CO + 2H -90 +152 Nhiên liệu dạng khí CH + 0,5O = CO + 2H CH +H O = CO +3H -35 +206 Đối với nguyên liệu lỏng khí, lị hóa khí thiết kế phù hợp để sản xuất liên tục gián đoạn Dùng khơng khí để đốt thường cho giá thành thấp; song khí thu chứa lượng lớn nitơ Nếu dùng oxy thay khơng khí thu khí có nhiệt lượng cháy ngang với khí tự nhiên Việc khí hóa than thực lòng đất; sử dụng đoạn vỉa than cách biệt theo nguyên lý Sản xuất khí than, dùng oxy khơng khí để đốt để có nhiệt độ cao cho phản ứng phân hủy nước, thành phần chủ yếu H ,N , CO phần nhỏ CO Khí than cho qua thiết bị trao đổi hồi lưu có xúc tác với nước (như hình 2.4), CO thực phản ứng trao đổi để trở thành CO H Như lượng H tăng lên sau Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí tách CO hỗn hợp khí chủ yếu N H Sản phẩm sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất amoniac CO + H O = CO +H 2.3.Tinh chế khí nguyên liệu khỏi hợp chất S (bằng A.D.A) Là phương pháp sử dụng nhà máy phân đạm Hà Bắc, có cải tiến chút đưa thêm dung dịch tanin thiên nhiên (khoảng 66% tanin) thành phần có nhiều nhóm phenol hoạt tính cao, dễ oxi hóa thành hợp chất quinon Đây phương pháp có hiệu quả, đơn giản, điều kiện cơng nghệ ổn định gọi phương pháp Stretford Chất hấp thụ chủ yếu dung dịch 2,6 2,7 antraquinon disunfonic xooda bổ sung tartrat kali natri (NaKC H O ) khoảng 0,12-0,28% metavanadat natri( Na VO ) chất xúc tác Phản ứng tiến hành sau: H S + Na CO → NaHS +NaHCO 2NaHS + 4Na VO Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí +H O→ Na V O +2S↓ +4NaOH Na V O + 2A.D.A (trạng thái oxi hóa) +2NaOH +H O→ 4Na VO + 2A.D.A (trạng thái khử) A.D.A (trạng thái khử) chuyển sang trạng thái oxi hóa tháp tái sinh: A.D.A trạng thái khử +2O → A.D.A trạng thái oxi hóa +2NaOH Như trình tái sinh A.D.A, Na CO Na VO tái sinh hình thành dung dịch hấp thụ, tuần hoàn trở lại hấp thu 3.Tổng hợp NH 3.1.Khái quát chung NH [6] Amoniac (NH ) điều kiện bình thường chất khí khơng màu có mùi hắc có khả tác động mạnh đến thần kinh người động vật Amoniac nhẹ Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí nên tiến hành phản ứng áp suất 25 đến 35 MPa nhiệt độ khoảng 400 đến 500 C Trong điều kiện vừa trình bày, hàm lượng cân NH hình thành sau lần tiếp xúc với xúc tác tháp phản ứng vào khoảng 15-20% Chính mà khí phản ứng tuần hoàn tối đa Hiệu suất phản ứng tỉ lệ thuận với áp suất làm việc Q trình tổng hợp amoniac mơ tả sơ đồ hình 12 Hình 2.5A.Sơ đồ cơng nghệ sản xuất amoniac: tháp tổng hợp amoniac; hệ thống trao đổi nhiệt; buồng thu amoniac lỏng I; hệ thống làm lạnh; bơm nén khí; tháp làm lạnh sâu; buồng thu amoniac II 13 Hình 2.6a.Sơ đồ đường khí tháp phản ứng tổng hợp amoniac: 1.cửa hỗn hợp khí nguyên liệu vào 2.tầng xúc tác 3.cửa sản phẩm 4.dây điện trở 5.tầng trao đổi nhiệt 14 Theo sơ đồ cơng nghệ nito hidro theo tỉ lượng dẫn vào tháp tổng hợp (1), tháp có sơ đồ cấu tạo hình 2.6a Chu trình tổng hợp amoniac tháp sau: Khí nguyên liệu trước hết sấy nóng lên khoảng 50 C nhờ trao đổi nhiệt với tầng vỏ tháp tổng hợp; sau qua tầng trao đổi nhiệt (5) với khí từ tầng phản ứng xuống Hỗn hợp khí ngun liệu đốt nóng lên tới nhiệt độ khoảng 300 C; sau lên tầng phản ứng Trên đường hỗn hợp khí tiếp tục đốt nóng lên tới 450 C lượng điện tỏa từ dây đốt (4) dẫn qua tầng xúc tác (2) để thực phản ứng tổng hợp amoniac Hỗn hợp khí sau phản ứng dẫn qua hệ thống trao đổi nhiệt (2) hình để tiếp tục hạ nhiệt độ xuống thấp qua hệ thống làm lạnh (4) để tách phần NH khỏi hỗn hợp lượng amoniac lỏng tích tụ lại buồng thu (3) Khí từ chứa chủ yếu H ,N khoảng 2.5% NH đưa đến tháp làm lạnh sâu (6) Ở hỗn hợp khí làm lạnh sâu amoniac hóa lỏng nốt tích tụ lại buồng thu (7) Hỗn hợp khí N H Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí chưa phản ứng hết dẫn quay vòng lại tháp phản ứng với khí nguyên liệu bổ sung Tại tầng phản ứng tháp tổng hợp, nhiệt độ giữ 450-500 C áp suất khoảng 300 atm Hỗn hợp N H quay vịng liên tục cịn 20-30% xả (khí xả nghèo nito, hidro giàu argon metan đưa sản xuất argon, metan) Nếu điều kiện phản ứng bảo tồn, mức độ chuyển hóa đạt tới 36% 4.Cơng nghệ sản xuất Ure 4.1.Khái quát ure [1] Urê (cácbamát) - Urê loại phân bón giàu đạm, khơng chứa chất vơ ích - Urê nguyên chất có chứa 46,8% N, cao so với phân đạm khác (trừ NH lỏng), cịn (NH ) SO có 21% N; Các tình chất urê CO(NH ) - Urê dạng tinh thể tinh khiết khơng có màu, khơng mùi - Nhiệt độ nóng chảy: 132,4 o C - Urê kỹ thuật có màu trắng vàng, có dạng hình trực thoi Tác dụng nhiệt - Urê tinh khiết nóng chảy 132,4 o C Ở nhiệt độ cao 132,4 o C urê bị phân hủy thoát amoniac Cơ chế phân hủy sau: CO(NH ) → NH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí OCN (xyanat amoni) NH OCN → HOCN (axit xyanic) + NH Và axit xyanic tác dụng với urê để tạo thành biurê theo phản ứng: HOCN + CO(NH ) → NH CO-NH-CONH Trong trình sản xuất, bảo quản cần tránh khả sinh biurê vượt hàm lượng biurê cho phép bón cho bị diệp lục trở thành trắng *ĐỘ TAN CỦA URÊ TRONG CÁC DUNG MÔI 15 Urê tan tốt H O; rượu NH Dung dịch nước bão hòa 20 o C chứa 51,83%; 70 o C 71,88%; 120 o C 95% Ở nhiệt độ >130 o C urê bị phân hủy tạo thành NH CO Urê với amoniac tạo thành hợp chất (NH ) CONH , có 22% NH 78% urê Hợp chất nóng chảy 46 o Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí C *TÁC DỤNG VỚI CÁC AXIT - Khi urê tác dụng với axit tạo thành hợp chất muối axit: + Hợp chất muối nitrat CO(NH ).HNO tan nước Khi đốt nóng bị phân hủy phát nổ + Hợp chất muối phốt phát CO(NH ).H PO tan tốt nước phân ly hoàn toàn *TÁC DỤNG VỚI MUỐI KHÁC Urê tác dụng với muối khác tạo thành hợp chất phức Đáng ý hợp chất hai muối phân bón CO(NH ) + Ca(H PO ) H O = CO(NH ) +H PO + CaHPO +H O Khi để lâu có phản ứng liên kết nước: CaHPO Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí +H O = CaHPO 2H O Urê bền dung dịch nước đến 80 o C, nhiệt độ cao urê bị thủy phân tạo thành cácbamát amoni theo phản ứng: CO(NH ) +H O ⇔ NH COONH NH COONH tiếp tục bị thủy phân phần theo phản ứng: NH COONH +H O ⇔ (NH )CO → (NH ) CO Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí sau chuyển thành amoni cacbonat theo phản ứng: (NH ) CO ⇔ NH HCO + NH Biamoni cacbonat lại bị phân hủy nhiệt theo phản ứng: NH HCO ⇔ CO +H O + NH Mức độ thủy phân cácbamát amơni giảm đáng kể có mặt NH *NGUN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT URÊ -Amơniac Amoniac có điểm đặc biệt gọi điểm ba ứng với cân pha rắn – lỏng – khí nhiệt độ 195,2 K áp suất 45,58 mmHg Amoniac có ẩn nhiệt chảy lỏng 1352 kcal/mol ẩn nhiệt hóa từ NH lỏng 5997 cal/mol Các thông số tới hạn NH sau: - Nhiệt độ tới hạn: 405,56 K; - Áp suất tới hạn: 115,2 at; - Thể tích tới hạn 0,00426 m /kg Vì muốn có NH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí lỏng phải nén khí NH tới áp suất cần thiết tùy theo nhiệt độ nén để chuyển toàn khối NH phục vụ cho tổng hợp urê trạng thái lỏng Để biết áp suất cân (bão hòa) rắn – cần phải biết quan hệ phụ thuộc áp suất cân nhiệt độ theo phương trình: Lg P n = 1497593 – 1790,00.T -1 – 1,8163.lgT, mmHg Cân lỏng – NH lỏng sổ tay nhiệt động có giá trị sau: Nhiệt độ ( o C) P(atm) V lỏng (m /kg) V (m /kg) ∆H hóa (kcal/kg) 4,38 1,567 219,2 301,7 20 8,74 1,634 149,9 283,6 80 42,32 1,99 29,22 208 16 Vì u cầu NH lỏng có thành phần cao tốt, tối thiểu 99,6% -Nguyên liệu CO Khí CO điều kiện thường khí khơng màu, o C áp suất 35,54 atm chuyển thành thể lỏng khí màu Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ CO Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí lỏng chuyển thành CO rắn màu trắng tuyết Vì CO tồn trạng thái rắn, lỏng, khí tùy vào áp suất nhiệt độ mơi trường nén có điểm ba trạng thái cân rắn – lỏng – khí tương tự NH Cân pha có điểm tới hạn CO sau: - Nhiệt độ tới hạn: 304,2 K; - Áp suất tới hạn 73,834 bar; Cân rắn – xác định phương trình: lg P = 58,361 – 2206,455.T -1 – 21,431.lgT + 2,527.10 -3 T, mmHg Cân lỏng rắn CO có dạng: Lg (P +3515) = 2,687.lgT – 3,198, mmHg Ở 216,53 K P = 5,113 at có nhiệt cháy lỏng CO 46,39 kcal/kg cịn nhiệt hóa từ CO lỏng 129,53 kcal/kg 4.2.Công nghệ sản xuất Ure.[6] Ure coi loại phân đạm có hàm lượng nitơ cao (46%) dùng rộng rãi sản xuất nông nghiệp Mặt khác ure cịn hố chất quan trọng sản xuất fomandehyt, melanin cung cấp cho công nghiệp sản xuất chất dẻo, nhựa nhiều dẫn xuất khác Chính lý mà ure sản xuất nhiều giới Sản xuất ure từ nguyên liệu đầu NH CO qua hai cơng đoạn là: Tổng hợp amoni cacbamat 2NH 3+ CO 2= Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí NH COONH + 159,1 kJ Đehydrat hoá tạo thành cacbamit (ure) NH COONH 4= NH CONH +H O -258 kJ Xét trình thứ ta thấy phản ứng xảy giữ pha khí phản ứng toả nhiệt mạnh Vì tạo thành cacbamat xảy song song với trình giảm áp suất tăng nhiệt độ vùng phản ứng Như có nghĩa áp suất vùng phản ứng tăng giảm nhiệt độ có lợi cho việc tăng hiệu suất q trình Cơng đoạn thứ hai q trình đehyrat hố cacbamat; q trình cần phải cấp nhiệt Ở nhiệt độ 140 º C ta thấy hiệu suất đehydrat tăng dần theo thời gian phân huỷ theo sản phẩm Nhưng muốn đạt tới hiệu suất tối đa chấp nhận phải khoảng thời gian dài Điều không phù hợp điều kiện sản xuất Ở nhiệt độ 160 º C hiệu suất đehyrat hố đạt cực đại sau hai nhiệt độ 200 º C hiệu suất đạt cao sau nửa Nhưng điều cần lưu ý môi trường nhiệt độ cao (trên 180 º C) phân huỷ sản phẩm cacbamit diễn mạnh Điều làm giảm hiệu sản xuất Trong q trình đehyrat hố lượng nước sinh bị tích tụ lại Điều khơng có lợi, đến lúc hàm lượng nước tăng cao, phản ứng bị chuyển 17 hướng theo hướng ngược lại Chính mà người ta liên tục phải tách nước cách chưng cất Hơi nước ngưng tụ lại sử dụng vào việc hấp thụ amoniac thừa amoniac phân huỷ từ sản phẩm trung gian la cacbamit amoni cacbonat tận dụng Phần lớn lượng amoniac dư, amoniac CO phân huỷ dẫn trở lại tháp tổng hợp Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Thực tế cho thấy, hiệu suất phản ứng tạo thành amoni cacbamat phụ thuộc nhiều vào lượng dư amoniac Ngược lai nồng độ cacbonđioxit khơng ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hố, tỷ lệ mol NH CO tăng hiệu suất chuyển hoá tăng Nhưng sản xuất chấp nhận tỷ lệ định mà thơi; cịn phải cân hiệu giá thành trình sản xuất Thông thường tỷ lệ sử dụng NH :CO :H O 4,5:1,0:0,5 hiệu suất chuyển hố đựoc chấp nhận 62% Q trình sản xuất ure mơ tả hình 2.7 Theo quy trình amoniac CO nén trộn sau đưa vào tháp tổng hợp Tại áp suất giữ khoảng 20 MPa nhiệt độ 185 º C Sau thời gian phản ứng từ 40 đến 45 phút , hiệu suất chuyển hoá đạt khoảng 62% , hỗn hợp nóng chảy có thành phần 30-31% ure, 21-22% amoni cacbamat, 33-34% amoniac dư, 16-17% nước tháo hạ áp suất xuống khoảng 1,8 đến 2,0 MPa đem chưng tách nước lần Pha khí từ tháp chưng thứ chưa 75-76% amoniac, 21-22% CO khoảng 3% nước dẫn vào buồng rửa khí Tại phần amoniac CO tác dụng với giữ lại pha nước Pha khí từ buồng rửa khí amoniac gần nguyên chất dẫn trở lại bồn chứa NH nguyên liệu Pha nước dẫn lại vào buồng trộn khí ban đầu Dịch lỏng từ tháp chưng thứ có hàm lượng ure từ 60 đến 61%, 4-5% amoni cacbamat, 6-7% amoniac 29-30% nước tiếp tục dẫn vào tháp chưng thứ hai Pha khí từ tháp chưng thứ hai có thành phần amoniac 55-56% ,CO 24-25%, H O 20-21% đưa qua phận ngưng tụ Dịch ngưng tụ dẫn trở lại tháp rửa khí phần khí sau ngưng tụ dẫn qua tháp hấp thụ Tại tháp hấp thụ , NH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CO hấp thụ , làm giàu tạo thành muối amoni cacbonat; sau phân huỷ tạo thành amoniac CO dẫn trở lại phận ngưng tụ Nước thải khơng cịn chứa amoniac Dung dịch ure từ tháp chưng thứ hai tiếp tục đem bay chân khơng có nồng độ ure tới 98-99% dận vào tháp phun tạo hạt Sản phẩm ure hạt trước đóng gói phân cấp; hạt lớn 3mm loại bỏ khỏi sản phẩm đưa lại phận bay chân không Ure sản xuất theo phương pháp áp dụng nước ta Cơng ty Phân đạm HÀ BẮC .Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất phân đạm ure 18 NH CO 2, NH Hạt lớn 19 Nước thải CO Trộn khí đềuNén NH H O Tổng hợp Cacbamat Rửa khí Ngưng tụ amoniac Chưng cất lần thứ Ngưng tụ nước Hấp thụ CO amoniac Chưng cất lần thứ hai Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Giải hấp, phân hủy Bay chân khơng Phun tạo hạt phân cấp hạt Đóng gói sản phẩm URE tinh khiết tinh thể khơng màu có tỷ trọng 1,335 tấn/m , có nhiệt độ nóng chảy 132,4 º C Khi nhiệt độ nóng chảy , ure bị phân huỷ Đầu tiên tạo thành amonixyanat sau tiếp tục phân huỷ thành hydro-xyanic amoniac; đồng thời hydroxyanic tác dụng với ure để tạo biure NH CONH → NH CNO → HCNO + NH HCNO + NH CONH = NH CONHCONH Ure tan nước tốt phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ dung dịch 5.Chất thải trình sản xuất phân đạm ure.[3] Các khí NH , CO cho tổng hợp ure từ khí hóa than, khí thiên nhiên, khí đồng hành, dầu mỏ với tham gia nước khơng khí Các cơng đoạn quy trình sản xuất phân đạm ure gồm: sản xuất khí nguyên liệu; tinh chế làm giàu khí nguyên liệu; tổng hợp amoniac; tổng hợp ure Sơ đồ cơng nghệ dịng nước thải q trình sản xuất phân đạm từ khí hóa than thể sơ đồ Nguồn nước thải sinh từ công đoạn: - Công đoạn làm lạnh rửa khí than nước làm lạnh trực tiếp Nước rửa điện cực thiết bị lọc điện để tách bụi có kích thước nhỏ Nước thải chứa hàm lượng bụi than ngồi cịn chứa chất độc hại xyanua CN - Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí , phenol H S - Cơng đoạn tinh chế khí: bao gồm khử H S thành lưu huỳnh nguyên tố dung dịch ADA (antraquinondisunfonic axit C 14 H O hay dung dịch tanin), chuyển hóa CO→CO hấp thụ CO dung dịch MEA (monoethanolamin NH CH CH OH) Trong tháp hấp thụ dung môi sử dụng tái sinh tuần hoàn chu trình kín Dung mơi bẩn thải theo định kì Nước tham gia chủ yếu thiết bị trao đổi gián tiếp nên nước thải nước Trong cơng đoạn tinh chế khí nước thải nhiễm bẩn nước rửa lưu huỳnh thường chứa lưu huỳnh nước rửa thiết bị - Công đoạn tổng hợp amoniac,nước thải chủ yếu nước làm lạnh gián tiếp nên ô nhiễm Nước thải chứa chất ô nhiễm nước thải từ khâu rửa khí dung dịch NH loãng (rửa kiềm) Nước thải chứa amoniac - Ở hệ thống nén khí, sau cấp hỗn hợp khí làm lạnh nước hạ nhiệt độ phân ly dầu Nước thải từ hệ thống máy nén khí thường chứa dầu - Ở cơng đoạn tổng hợp ure, nguồn nước thải nước ngưng thứ cấp q trình đặc chứa NH ure 2.8.Sơ đồ cơng nghệ dịng nước thải trình sản xuất phân đạm từ khí hóa than 20 Hơi nước Than Khơng Khí Nước Nước thải rửa Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí (bụi, CN ,phenol, H S) Nước thải chứa S Nước Nước làm nguội Nước Nước thải Nước NH loãng Nước thải chứa NH Nước làm lạnh Nước thải chứa dầu Nước Nước thải chứa NH ,ure Hơi nước Ure Khí hóa than Tổng hợp URE Tách bụi, rửa lọc điện Phân giải Khử H S hấp thụ Tái sinh dung môi Máy nén Chuyển hóa CO CO Cơ đặc Rửa kiềm Tổng hợp NH Khử CO Phân ly Tái sinh dung dịch đồng Tạo hạt KẾT LUẬN Trên giới có nhiều công nghệ tiên tiến để sản xuất phân đạm ure đứng trước thực trạng Việt Nam nước cịn nghèo khoa học cơng nghệ chưa thật phát triển phải dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên có Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí sẵn dồi để tiết kiệm chi phí vận chuyển nhập nguồn ngun liệu than Như trình bày công nghệ sản xuất phân đạm phương pháp khí hóa than khơng địi hỏi cơng nghệ q cao thích hợp với nước phát triển ta nhìn vào trình sơ đồ cơng nghệ thiết bị q trình khí hóa tổng hợp hợp chất cồng kềnh gây khó khăn q trình vận chuyển, lắp ráp thiết bị.Và đặc biệt áp dụng công nghệ sản xuất khí than gây vấn đề nguồn chất thải gây ô nhiễm môi trường, phải thêm chi phí cho q trình tinh chế khí hàng loạt vấn đề khác môi trường Chính mà doanh nghiệp sản xuất phân đạm công nghệ phải lưu ý đến việc xử lí chất thải trước đưa môi trường đảm bảo phát triển bền vững Ure Danh Mục Tài Liệu Tham Khảo 1.Công nghệ sản xuất phân bón vơ (La Thị Bình, Trần Thị Hiền,NXB Bách Khoa) 2.Mạng Internet 3.Giáo trình Cơng Nghệ Xử Lý Nước Thải (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, NXB Khoa học kĩ thuật) 4.Công Nghệ Các Hợp Chất Của Nito (Nguyễn Hoa Toàn, Lê Thị Mai Phương, NXB Khoa học kĩ thuật) 5.Công nghệ sản xuất hợp chất Nito (Lê Thị Tuyết, Hà Nội,2000) 6.Cơng nghệ hóa học vô (Trần Hồng Côn, Nguyễn Trọng Uyển) ... không gian e)Nhiệt độ 3.3.Quy trình cơng nghệ sản xuất amoniac 4.Cơng nghệ sản xuất Ure 4.1.Khái quát ure 4.2 .Công nghệ sản xuất Ure 5 .Chất thải trình sản xuất phân đạm ure Ket-noi.com kho tài liệu... khí Các cơng đoạn quy trình sản xuất phân đạm ure gồm: sản xuất khí nguyên liệu; tinh chế làm giàu khí nguyên liệu; tổng hợp amoniac; tổng hợp ure Sơ đồ cơng nghệ dịng nước thải q trình sản xuất. .. 4.2 .Công nghệ sản xuất Ure. [6] Ure coi loại phân đạm có hàm lượng nitơ cao (46%) dùng rộng rãi sản xuất nông nghiệp Mặt khác ure cịn hố chất quan trọng sản xuất fomandehyt, melanin cung cấp cho công