Công nghệ sản xuất ure

MỤC LỤC Lời nói đầu Danh mục từ viết tắt Chương 1: Tổng quát Urê 1.1 Tổng quát 1.2 Tính chất hóa lý Urê 1.2.1 Tính chất vật lý 1.2.1 Tính chất hóa học 1.3 Ứng dụng 1.3.1 Trong nông nghiệp 1.3.2 Trông công nghiệp 1.3.3 Sử dụng phịng thí nghiệm 1.3.4 Sử dụng y học 1.4 Yêu cầu kỹ thuật phân Urê theo tiêu chuẩn Việt Nam 1.5 Tình hình sản xuất thị trường giới Việt Nam Chương 2: Lý thuyết công nghệ sản xuất Urê 2.1 Nguyên liệu sản xuất Urê 2.1.1 Sản xuất Amoniac 2.1.2 Nguyên liệu CO2 2.2 Cơ sở hóa lý q trình tổng hợp Urê 2.2.1 Các phản ứng 2.2.2 Cơ chế phản ứng 2.3 Ảnh hưởng điều kiện công nghệ tới hiệu suất tạo Urê 2.3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ NH3/CO2 2.3.2 Vai trò tỉ lệ thành phần NH3/CO2 2.3.3 Vai trò tốc độ dòng liệu vào tháp 2.3.4 Cân phản ứng tổng hợp Urê 2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân phán ứng tổng hợp Urê 2.4 Phương thức sản xuất Urê 2.4.1 Chế tạo Urê từ NH3 vÀ CO2 cách tổng hợp trực tiếp 2.4.2 Chế biên dung dịch Urê thành sản phẩm 2.5 Quy trình sản xuất Urê giới 2.6 Quy trình cơng nghệ nhà máy sản xuất Urê 2.6.1 Công nghệ cải tiến tuần hồn tồn Misui – Toatsu 2.6.2 Cơng nghệ Stripping CO2 Stamircabon 2.6.3 Công nghệ Stripping NH3 Snamprogetti 2.6.4 Công nghệ TECACES ACES 21 2.6.5 Công nghệ tạo hạt TEC Chương 3: So sánh công nghệ 3.1 So sánh nguồn nguyên liệu sử dụng nhà máy Việt Nam 3.2 Lựa chọn công nghệ Việt Nam Kết Luận Tài liệu tham khảo 5 5 10 10 11 12 12 12 13 15 15 16 18 18 19 20 20 23 26 27 28 28 29 30 31 32 35 38 38 39 47 48 52 56 LỜI NÓI ĐẦU Urê loại phân đạm vô quan trọng sử dụng rộng rãi ngành nông nghiệp ưu điểm vượt trội Urê loại phân có hàm lượng nito cao chiếm khoảng 46% có khả thích nghi rộng có khả phát huy tác dụng nhiều loại đất khác tan vào nước tạo môi trường trung tính Urê bón cho trồng dạng rắn, lỏng tưới gốc phun vào Urê khơng gây cháy nổ q trình sản xuất Urê gây độc hại cho mơi trường Ngồi tác dụng làm phân bón nơng nghiệp, Urê cịn có ứng dụng chăn nuôi trộn vào thức ăn cho động vật, nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo Ureaformaldehyde, amino axit có ứng dụng y học, phịng thí nghiệm… Do việc sản xuất Urê vô quan trọng đặc biệt nước nông nghiệp ViệtNam Hiện tại, Việt Nam có nhà máy sản xuất Urê Đạm Phú Mỹ, Đạm Cà Mau, Đạm Hà Bắc Đạm Ninh Bình Với tổng suất khoảng 2,4 triệu tấn/năm đáp ứng đủ nhu cầu phân bón nước Nguồn nguyên liệu để sản xuất phân đạm nước ta than đá khí thiên nhiên Nhà máy đạm Hà Bắc nhà máy đạm Ninh Bình sử dụng than, nhà máy đạm Phú Mỹ Cà Mau dùng khí thiên nhiên làm ngun liệu Trong đời nhà máy Đạm Phú Mỹ, Đạm Cà Mau với công nghệ đại giới bước đột phá chiến lược, nhằm đảm bảo ổn định chủ động cung cấp phân đạm cho phát triển nơng nghiệp, góp phần quan trọng đảm bảo an ninh lương thực đưa Việt Nam trở thành nước xuất gạo đứng đầu thếgiới Bài tiểu luận nhóm sinh viên chúng em xin tìm hiểu lý thuyết qui trình cơng nghệ sản xuất Urê đặc biệt công nghệ sử dụng ViệtNam Bài tiểu luận gồm chương: Chương 1: Tổng quan tính chất vật lí, hóa học ứng dụng Urê Nhu cầu tình hình sản xuất Urê Việt Nam giới Chương 2: Cơ sở hóa học, phản ứng, xúc tác, yếu tố ảnh hưởng đến q trình sản xuất Urê Một số cơng nghệ sản xuất bật giới Chương 3: So sánh công nghệ lựa chọn công nghệ sản xuất Việt Nam Trong trình tìm hiểu, chắn khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong bạn góp ý để tiểu luận hoàn thiện DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TEC: Toyo Engineering Coporation UAN: Urê Amoni Nitrat ACES: Advanced Process for Cost and Energy Saving CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ URÊ 1.1 Tính chất củaUrê 1.1.1 Tổngquát Urê hợp chất hữu cacbon, nitơ, ôxy hiđrơ, có cơng thức phân tử CON2H4 hay (NH2)2CO có tên quốc tế Amino methanamide, hay cịn đươc goi với tên Carbamide, carbonyl diamide, carbonyldiamine, diaminomethanal… Hình 1.1: Cơng thức cấu tạo Urê 1.2 Tính chất hố lý củ aUrê 1.2.1 Tính chất vậtlý Urê dạng tinh thể màu trắng, chất hút ẩm khơng ăn mịn.Ở trạng thái tinh khiết urê khơng mùi hầuhết cácmẫu urêcó độtinh khiếtcao có mùikhai Hình 1.3: Hình ảnh tinh thể urê Tên thành phần Giá trị Phân tử khối 60.05 Tỉ trọng 1,335 Khối lượng riêng, g/ cm Dạng tinh thể dạng bề 13,230 Dạng kim, lăng trụ, tứ giác Điểm nóng chảy, C 132,7 1,484; 1,602 Chỉ số khúc xạ Năng lượng hình thành tự 25 C, J/mol -197,15 Nhiệt nóng chảy, J/g 251 Nhiệt hòa tan nước, J/g 243 Nhiệt kết tinh, dịch Urê nước 70%, J/g 460 Độ ẩm tương đối 81% (20 C) 0 73% (30 C) Nhiệt riêng, J/Kg.K ở0 C 1439 50 C 1,661 1,887 2,10 100 C 150 C o Độ dẫn nhiệt, Kcal/s.cm C Hàm lượng Nito 0,191 (dạng tinh thể) 46,6% N Bảng 1.1: Thành phần đặc tính urê Urê tan tốt nước phân tử urê dễdàng tao liên kết hidro với nước (2 liên kết hydro tao với nguyên tử oxy, liên kết hydro với nguyên tử hydro) Nhiệt độ ( C) Độ tan (g/100 ml) 20 108 40 167 60 251 80 400 100 733 Bảng 1.2: Bảng độ tan nước urê theo nhiệt độ Urê chất dễ hút ẩm từ môi trường xung quanh áp suất riêng phần nước môi trường lớn áp suất nước bề mặt urê Urê hút ẩm độ ẩm môi trường xung quanh lớn 70%, nhiệt độ 10-400C Nhiệt độ Hàm ẩm khơng khí ( C) 10 (g/Kg KKK) 71,8 15 79 20 80 25 75,8 30 72,5 40 68 50 62,5 Bảng 1.3: Hàm ẩm không khí theo nhiệt độ Theo số liệu bảng urê thường bị hút ẩm hàm ẩm không khí cao, đặc biệt vào ngày hè, ẩm thấp Urê hút ẩm nhiều gây nên tượng kết tảng Do vậy, để hạn chế việc hút ẩm, urê thường đóng bao PP, PE bao giấy nhiều lớp, phủ lên lớp paraffin mỏng, dùng bột trợdung 1.2.2 Tính chất hóa hoc củaUrê Tác dụng với axit: urê tác dụng với axit tạo thành hợp chất muối axit Hợp chất muối nitrat CO(NH2).HNO3 tan nước Khi đốt nóng bị phân huỷ nổ Hợp chất muối phốt phát CO(NH 2).H3PO4 tan tốt nước phân ly hoàn toàn Tác dụng với muối khác tạo thành phức: CO(NH2)2 + Ca(H2PO4)2.H2O = CO(NH2)2 + H3PO4 + CaHPO4 + H2O Khi để lâu có phản ứng liên kết nước: CaHPO4 + H2O = CaHPO4.2H2O o Hòa tan nước: urê bền dung dịch nước đến 80 C, cịn nhiệt độcaohơnthìnothh́ủyphânrấtchâm đểtao thành cacbamat amơn (phản ứng trên), sau cacbamat amơn lại phân huỷ thành ammonia carbon dioxide Phản ứ ng sở để sử duṇg urê làm phân bón vi sinh vât lịng đất chuyển hóaammonia thành muối nitrat, hơp chất a nitơ mà trông hấp thu ̣ đươc ̣.Phương trình thuỷ phân urê biểu diễn sau: CO(NH2)2 + H2O NH2COONH4 NH2COONH4 + H2O (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 NH4HCO3 + NH3 Biamôni cacbonat lại bị phân huỷ nhiệt theo phảnứng: NH4HCO3 CO2 + H2O +NH3 Mức độ thuỷ phân amơni cacbamat giảm đáng kể có mặt NH Ngồi ra, điều kiện khơng khí ẩm xảy phản ứng: 2NO + (NH2)2CO + ½O2 = 2N2+ H2O + CO2 o Urê tinh khiết nóng chảy 132,4 C Khi bi giạ nhiêt áp suất thường điểm nóng chảy nó, Urê phân hủ y tao chủ yếu ammonia vàisocyanic acid Isocyanic acid tiếp tuc phản ứ ng với urê tao biuret (NH 2–CO–NH–CO–NH2) theo phản ứng: HOCN + CO(NH2)2 NH2CO-NH-CONH2 Ngồi cịn có sản phẩm khác triUrêt (NH 2–CO–NH–CO–NH–CO–NH2), ammelide [C3N3(OH)2NH2] cyanuric acid(HNCO)3 Cần ý, biuret sản phẩm phụ bất đắc dĩ chủ yếu có urê Nếu sản phẩm đạm Urê cấp phân bón mà hàm lượng biuret vượt 2% trọng lượng gây độc hại trồng, bị chất diệp lục trở nêntrắng - Nếunhiệtđộcủaphảnứngcao,từIsocyanicacidsẽtao guanidine [ CNH(NH2)2 ], ammelide [C3N3(OH)2NH2], ammeline [C3N3OH(NH2)2] melaminee [C3N3OH(NH2)3] - Ngồi melaminee có thểđươc tao từ urê phản ứ ng có xúc tác hóa hoc pha khí Khi đó, cho urê phân hủ y thành ammonia isocyanic acid áp suất thấp, sau chuyển hóa xúc tác tao thànhmelaminee o Urê có thểphản ứ ng với NOx pha khí (800-1150 C) hay pha lỏng (ở nhiêt thấp hơn) để tao N2, CO2và H2O Phản ứ ng đươc dùng cơng nghiêp để loai ḅỏkhí NOx nhà máy nhiêt đ ̣iên ̣ Urê có khả phản ứ ng với formaldehyde, phản ứ ng đươc sử dụng để tổng hơp nhưa Urea-formaldehyde: Peroxide hydro urê loại sản phẩm dạng bột tinh thể màu trắng Peroxide urê CO(NH)2.H2O2 người ta biết đến với tên gọi thương phẩm Hypersol Đây chất tác nhân oxihóa Ngồi ra, urê acid malonic phản ứng cho đời chất acid barbituric, hợp chất chủ yếu ngành hóa dược: 1.3 Ứngdụng 1.3.1 Trong nôngnghiêp ̣ Ứng dụng phổ biến rộng rãi urê dùng làm phân bón, kích thích sinh trưởng, giúp phát triển mạnh, thích hợp với ruộng nước, , rau xanh, lúa… Trộn lẫn với chất phụ gia khác urê dùng nhiều loại phân bón rắn có dạng công thức khác photphat urê amôn (UAP); sunphat amôn urê (UAS) urê phophat (urê + acid photyphoric), dung dịch urê nồng độ thuộc nitrat amôn urê (UAN) (80-85%) có hàm lượng nitơ cao điểm kết tinh lại thấp phù hợp cho việc vận chuyển lưu thông phân phối hệ thống ống dẫn hay phun bóntrựctiếp Trong chăn ni, urê chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, cung cấp nguồn đạm cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho tăngtrưởng Urê dùng để sản xuất lisin, acid amino dùng thông dụng ngành chăn ni gia cầm 10 hạt, kết hợp tầng phun (spouted bed) tầng sôi (fluidzing bed,) giảm tiêu tốn lượng cải thiện chất lượng hạt sản phẩm 2.5.5.1 Đặc tính Q trình tạo hạt Spouted-Fliud Bed TEC có điểm vượt trội sau đây: a) Hiệu lượng cao (tiêu thụ điện năngthấp) - Khơng có u cầu thành phần hóa học cho khơng khí đưa vào máy tạo hạt - Lưu thông hạt giống nhiệt độ cao vừa phải làm giảm tối thiểu yêu cầu làm mát loại bỏ nhiệt quytrình - Chiều sâu tầng tối thiểu giúp giảm thiểu áp suất máy tạohạt - Thiết bị lọc bụi giảm áp thiết kế độcđáo b) Chất lượng sản phẩmcao - Làm lạnh nhanh hạt máy tạo hạt với thời gian lưu tối thiểu làm cho hình thành biuret trở nên nhỏ không đángkể - Làm khô hiệu máy tạo hạt làm giảm độ ẩm hạt nhỏ tới mức đủ để tăng độ cứng sảnphẩm - Sự kết hợp tối ưu tầng phun (spouted bed) tầng sôi (fluidized bed) tạo hạt trịn đồngnhất c) Phát thảithấp - Vận tốc khơng khí buồng tối ưu làm giảm tối đa hình thành bụi máy tạohạt - Máy làm bụi thiết kế độc đáo làm giảm áp làm giảm lượng bụi urê xuống 30 mg /Nm3 Hình 2.17: Công nghệ phun tạo hạt tầng sôi TEC 42 2.5.5.2 Quytrình 43 Dung dịch urê urê nóng chảy cho cho vào thiết bị thông qua vịi phun để tăng kích thước hạt máy tạo hạt Nước dung dịch urê đầu vào làm bay cách phun khơng khí thành giọt nhỏ bể hạt để tạo hạt Urê Các hạt phóng to làm mát đến nhiệt độ phù hợp cách hóa lỏng khơng khí giọt chất lỏng trong máy tạo hạt Các hạt Urê sản xuất máy tạo hạt sàng lọc để tách hạt đạt kích thước sản phẩm phía hạt chưa đủ kích thước qua phận tách Hạt nhỏ tái chế trở lại hạt to nghiền nát thông qua máy nghiền loại lăn đôi tái chế trở lại hạt nhỏ Khí thải từ máy tạo hạt máy làm mát chùi lọc bụi ướt để thu hồi bụi urê khơng khí thải Các bụi urê thu hồi qua máy lọc bụi quay lại để táichế Urea hạt đục sản xuất theo công nghệ TEC qua cơng đoạn sau: dung dịch Urea nóng chảy có nồng độ khoảng 96% khối lượng từ công đoạn cô đặc thuộc xưởng Urea đưa đến thiết bị tạo hạt Dung dịch Urea trước đưa tạo hạt phối trộn với phụ gia MMU (Mono Methyl Urea) xưởng Urea Dung dịch Urea phun lên bề mặt hạt mầm Urea tuần hoàn lơ lửng tầng sôi thiết bị tạo hạt Các hạt mầm Urea lớn dần lên qua tầng sôi Dung dịch Urea kết tụ bề mặt hạt mầm nhanh chóng làm nguội hóa rắn, đồng thời lượng ẩm dung dịch Urea bốc Do đó, hạt Urea làm khơ đến độ ẩm 0,3% khối lượng đầu thiết bị tạo hạt Cơng đoạn làm nguội hóa rắn nhanh tạo nên màu sắc đặc biệt – màu đục – hạt phân mà Việt nam tên gọi granular Urea dịch nôm na phân Urea hạt đục Nhiệt độ không khí phun khơng khí tầng sơi kiểm sốt nhờ thiết bị gia o nhiệt tương ứng nhằm trì nhiệt độ tầng sơi khoảng 110-120 C để làm nguội làm khô hạt Urea cách hiệu thiết bị tạo hạt Tầng sôi vận hành áp o suất áp suất khí Hạt Urea sau làm nguội đến 90 C nhờ thiết bị làm nguội thiết bị tạo hạt đưa đến sàng rung, đến kho rời hệ thống đóngbao Urea sản xuất từ cơng nghệ tạo hạt tầng sơi kiểm chứng có nhiều ưu điểm kích thước hạt trịn đồng (kích thước hạt từ 2-4 mm chiếm 90%), độ cứng cao, tan chậm, hàm lượng biuret thấp, hiệu suất làm khơ cao linh động việc điều chỉnh kích thước hạt Do đó, sản phẩm dễ phối trộn với loại 44 phân bón khác để sản xuất phân bón tổng hợp bón trực tiếp, dễ bảo quản, gây bụi, thân thiện với mơi trường Ngồi cơng nghệ tạo hạt tầng sơi TEC yêu cầu dịch Urea nồng độ 96% giúp giảm thiểu công suất công đoạn bay hơi, đặc nhờ tiết kiệm chi phí lượng Hình 2.18: Sơ đồ trình tạo hạt 2.5.5.3 Chất lượng sản phẩm Total Nitrogen 46.3 wt.% Biuret 0.8 wt.% MoistUrê 0.2 wt.% Formaldehyde 0.45 wt.% Size - mm 95 wt.% Hardness 3.5kg/granule for mm Hình 2.19: Kích thước khác loại hạt ure 2.5.5.4 Vấn đề làm sạch, phátthải 45 Làm phát thải Bụi Urê khơng khí thải từ máy nghiền hạt máy làm lạnh sản phẩm mối quan tâm lớn với vấn đề nhiễm khơng khí nhà máy urê Tối ưu vận tốc khơng khí qua thiết bị làm giảm tối đa hình thành bụi máy tạo hạt Và máy lọc bụi có thiết kế tối ưu giảm bụi urê xuống 30 mg / Nm3 Hình 2.20: Sơ đồ máy lọc bụi 46 CHƯƠNG 3: SO SÁNH CÔNG NGHỆ 3.1 So sánh công nghệ sản xuất Urê thông thường, công nghệ ACES, công nghệ Stamicarbon công nghệSnamproghetti Năm 1966, Stamicarbon (Hà Lan) giới thiệu cơng nghệ Stripping CO2 Sau đó, Snamprogetti xây dựng nhà máy sử dụng công nghệ Stripping NH3 (đòi hỏi tỉ lệ NH3: CO2 cao) Năm 1982, TEC mua lại toàn quyền, bí cơng nghệ Mitsui Toatsu Urea Process, từ cơng nghệ mang tên cơng nghệ TEC- MTC TEC cải tiến đưa trở thành công nghệ sản xuất urê tân tiến Sau TEC hợp tác với MTC đời công nghệ ACES (Advanced Process for Cost) cơng nghệ mới, đại có khả tiết kiệm cao lượng, nước mức chi phí sản xuất tăng tối đa mức chuyển hố q trình tổng hợp thu hồi hiệu Các nhà cung cấp có cách tiếp cận khác nỗ lực cải thiện công nghệ họ suốt năm qua nhằm đạt đến lượng tiêu hao nguyên liệu tối ưu, giảm lượng tiêu thụ nước Giảm chi phí vốn, nâng cao độ tin cậy, hướng đến việc tái cấu trúc điều chỉnh lại hạng mục nhà máy để giảm kích thước chiều cao tổng thể nhà máy đáp ứng nhiều thách thức mục tiêu mơitrường Hình 3.1: Thị phần cơng nghệ sản xuất Urê tồn giới năm 2010 47 3.1.1 So sánh công nghệ thu hồi thông thường công nghệStripping Công nghệ Ưu điểm Nhược điểm  Cơng thơng  Q trình đơngiản nghệ  Sản phẩm phụ dùng thường khơng thu hồi để sản xuất sản phẩm khác  Độ chuyển hóa CO2 cá q trìnhthấp  Giá thành sản phẩmcao   Công nghệ  thường  Độ chuyển hóa CO2cao  Thiết bị đơngiản thu hồi hồn thơng Toàn  Stamicarbon Năng suất Urêlớn    Tiêu tốn nước áp suất thấp Snamproghetti    Độ tinh khiếtcao  Hạn chế ăn mòn thiếtbị  Ít tạo thànhbiuret  Thiết bị bố trí ngang nên dễ dàng sửa chửa, bảotrì 48 Rất nhiều đồng sản phẩm có muối chứanito     Tiêu tốn nhiều nănglượng Chi phí mơi trườngcao Giá thành sản phẩmcao Tiêu tốn nhiều nănglượng Chi phí mơi trườngcao Giá thành sản phẩmcao Tiêu tốn nhiều nănglượng Giá thành sản phẩmcao Tiêu tốn nhiều nănglượng Vật liệu làm thiết bị đắttiền Có thêm phận tách trungáp  Ít ô nhiễm môitrường  Năng lượng thu hồi  ACES  lớn Thiết bị bố trí ngang nêndễ Vốn đầu tưlớn dàng sửa chửa, bảo trì Nhắc lại chế tổng hợp Urê: Quá trình tổng hợp Urê bao gồm phản ứng với nguồn nguyên liệu NH3 CO2 Phản ứng tạo amoni carbamat từ CO2 NH3 Sau Amoni carbamate chuyển thành Urê vànước CO2 + 2NH3 ↔ NH2COONH4 ∆H= -37.4 Kcal (1) NH2COONH4 ↔ NH2CONH2 + H2O ∆H= + 6.3 Kcal (2) Phản ứng (1) xảy nhanh chóng phản ứng thứ (2) diễn chậm địi hỏi thiết bị phản ứng phải có kích thước lớn để dễ đạt tới cân hơn, đồng thời phản ứng thu nhiệt nên cần cấp nhiệt cho thiết bị phản ứng Trong tất q trình sản xuất Urê ln có lẫn phần đáng kể amoni carbonmat cần phải tách khỏi Urê nước tuần hoànlại Hình 3.3: Sơ đồ cơng nghệ thu hồi hồn tồn thơng thường Cơng nghệ thu hồi hồn tồn thơng thường: dựa nguyên tắc dọc theo thiết bị phản ứng, áp suất giảm, nhiệt độ tăng, thuận lợi cho việc phân tách amoni carbamate từ nước Urê 49 Stamicarbon, Snamproghetti, TEC sử dụng công nghệ stripping Trong Snamproghetti đưa máy phân tách (decomposer) áp suất cao hay cịn gọi NH3 stripper self-stripper Stamicarbon sau TEC ACES sử dụng CO làm tác nhân stripping Thiết bị stripper thiết bị trao đổi nhiệt kiểu màng Do nhiệt khí phân hủy bay tiếp xúc ngược dòng nồng độ CO dòng lỏng giảm dần từ đỉnh xuống đáy ống stripper Việc sử dụng phân hủy kiểu màng tối thiểu hóa thời gian lưu dung dịch urê, giảm lượng biuret tạothành Thiết kế chảy màng có vài nhược điểm: khơng có thời gian lưu để tạo urê, dẫn đến tháp phản ứng lớn, cao chọc trời phân xưởng urê Stamicarbon Khơng có khả cân điều kiện trình tổng hợp thay đổi, dẫn đến thiếu ổn định áp suất Ngồi thiết kế cịn có vài nhược điểm mặt khí độ bền, ví dụ đứt gãy mài mòn căng thẳng (chloride stress corrosion cracking) ăn mòn ngưng tụ 3.1.2 So sánh công nghệStripping 3.3.3.2 So sánh thông số nhiệt động phản ứng Thông số Stamicarbon Snamprogetti TEC ACES process Tác nhân Stripping Carbon dioxide NH3 ban đầu Carbon chuyển sang dạng dioxide o Nhiệt độ thiết bị phản ứng, C Áp suất thiết bị phả ứng,atm 183 140 188 156 190 175 Tỷ lệ mol NH3/CO2 2.95 3.3-3.6 4.0 Độ chuyển hóa CO2,% 60 64 68 Độ chuyển hóa NH3,% 36 41 34 Số lượng thiết bị cao áp 5 Recirculation stages 2 Lượng NH3 tiêu tốn, tấn/tấn 0.566 0.566 0.568 Urea 50 Lượng CO2 tiêu tốn,tấn/tấn 0.733 0.735 0.735-0.740 Lượng nước,tấn/tấn Urea 0.920 0.950 0.80 Lượng nước làm mát,tấn/tấn 70 75 80 Urea Urea 51 Điện tiêu thụ,kWh/tấn 15 21-23 15 Urea Bảng 3.1: Bảng so sánh thông số phản ứng công nghệ 3.2 Lựa chọn công nghệ sản xuất ViệtNam 3.2.1 Nguồn nguyên liệu Về mặt kinh tế dễ dàng thấy rằng, việc nhập nguyên liệu thô tiêu tốn giá thành cao nhiều tất nhà máy Urê giới hoạt động song hành với nhà máy sản xuất Amoniac để sản xuất Amoniac thay nhập nguồn nguyên liệu từ nơi khác Đồng thời, CO2 sản phẩm phụ nhà máy Amoniac dùng làm nguyên liệu cho trình sản xuất Urê Bên cạnh đó, CO2 chiếm thành phần khí thải nhà máy, lý thuyết hồn tồn thu gom, tích trữ làm chúng để làm nguyên liệu cho nhà máy Urê Tuy nhiên, thành phần khói thải từ nhà máy phức tạp, việc làm chúng không đơn giản Hơn thế, giá thành cho việc lữu trữ vận chuyển CO2 cao Do CO2 thường lấy phần từ sản phẩm phụ nhà máy sản xuấtAmoniac.CO2 sản xuất từ FO, than đá naphta, khí tự nhiên Từ thực tế cho thấy nhà máy sản xuất Urê từ khí thiên nhiên tỏ hoạt động hiệu nhiều so với nhà máy hoạt động từ khí hóa than Trong nhà máy sản xuất đạm từ khí hóa than nợ nần thua lỗ mà ngun nhân cơng nghệ, máy móc lạc hậu, chất lượng sản phẩm thấp tiềm nhà máy khí-điện-đạm Việt Nam lớn Các nhà máy lọc hóa dầu với công nghệ đại, đủ khả khai thác cung cấp khí cho sản xuất Urê đáp ứng nhu cầu nước xuất 3.2.2 Tính khả thi công nghệ Trong ngành công nghiệp nói chung cơng nghệ hóa học nói riêng, lựa chọn công nghệ cần quan tâm vấn đề chính: vốn, trình độ nguồn nhân lực, vấn đề kinh tế, vấn đề môi trường phát triển bền vững Đặc biệt ngành công nghiệp sản xuất hóa chất, vấn đề kinh tế mơi trường hai vấn đế cần phải xem xét cách kỹ lưỡng trước đưa định Có nên đánh đổi môi trường để nâng cao hiệu kinh tế, hay chấp nhận bỏ chi phí đầu tư để phát triển cách lâu dài bềnvững 52 Một dự án nhà máy kéo dài từ vài năm đến chục năm hoạt động vòng vài chục năm Do cần chắn phải gạt bỏ công nghệ cũ hay dần trở nên lỗi thời Đầu tư lựa chọn công nghệ tiên tiến, phổ biến giới từ tập đồn hàng đầu có uy tín tồn giới bước an toàn mà chưa thể tự chủ công nghệ Các công nghệ sản xuất Urê StamicarbonhaySnamproghettiđãđượcđưarahàngchụcnămtrướcnhưngđếnnayvẫn chứng tỏ ưu vượt trội toàn giới so với cơng nghệ khác Khó khăn lớn lựa chọn cơng nghệ giá thành đầu tư ban đầu thường cao, đổi lại đảm bảo mặt chất lượng sản phẩm, vấn đề môi trường chuyển giao công nghệ từ công ty cung cấp quyền công nghệ Cùng với số cải tiến số công đoạn tạo hạt hay hóa lỏng sản phẩm Urê, sản phẩm Urê sản xuất thị trường ngày có chất lượng cao, ổn định, phù hợp với đa dạng loại trồng, đa dạng mục đích sử dụng Trong hãng cung cấp công nghệ sản xuất Urê đại đề cập trên, Snamproghetti có nhiều ưu điểm phù hợp với thị trường Việt Nam Q trình stripping NH3 Snamproghetti có tỷ lệ NH3/CO2 cao thiết bị phản ứng, đảm bảo hiệu q trình chuyển hóa Carbamate thành Urê Độ chuyển hóa cao giúp làm giảm lượng carbamate tuần hồn làm giảm kích thước thiết bị Việc sử dụng phân hủy kiểu màng tối thiểu hóa thời gian lưu dung dịch urê, với lượng NH3 dư đảm bảo tối thiểu hình thành biuret giai đoạn phân hủy Trong công nghệ Snamproghetti, phân hủy áp suất cao yêu cầu nhiệt độ cao kéo theo vấn đề ăn mòn nên vấn đề ăn mòn ngăn ngừa lượng NH dư sử dụng ống lưỡng kim stripper Ngoài xưởng urê Snamprogetti có có đặc tính vượt trội so với cơng nghệ khác, nhằm mục đích cải thiện độ tin cậy hệ số hiệu nhà máy Việc sử dụng bơm phun tia để tuần hoàn cácbamát tháp tổng hợp tránh việc sử dụng bơm điều kiện nghiêm ngặt Vị trí thiết bị ngang mặt đất để giảm thời gian bảo dưỡng cần thiết Các điều kiện cụm tổng hợp nhẹ nhàng tỉ lệ NH3/CO2 cao làm giảm nguy ăn mịn làm giảm khả ngừng nhà máy Tỷ lệ cao đảm bảo chuyển hóa từ 60-75% carbamate thành Urê, với cơng nghệ stripping NH3 53 giúp giảm lượng carbamate tuần hoàn lại cơng nghệ tuần hồn nhiệt giúp làm giảm tiêu hao lượng Thiết bị stripper lưỡng kim sử dụng 25-22-2 Cr-Ni-Mo (bên ngoài)/Zirconium (bên trong) làm vật liệu cho ống thiết bị stripper CS + lớp lót 25-22-2 Cr-Ni-Mo, cho phép trì cụm tổng hợp cao áp yêu cầu Do đó, chạy máy ban đầu nhanh hệ số hiệu cao Một thuận lợi khác khả thay đổi thông số vận hành stripper cao áp, để thay đổi lượng cácbamát bị phân hủy thay đổi lượng tạo thành thiết bị ngưng tụ cácbamát Đây vấn đề quan trọng, cân lượng tạo thành dựa yêu cầu từ tuabin từ cụm khác xưởng Ngược lại, công nghệ khác, cụm tổng hợp đặc biệt thiết bị stripper phải vận hành theo thơng số cố định, khơng có cụm phân hủy trung áp để bù lại ảnh hưởng lượng cácbamát không phân hủy cao đầu stripper Với nguyên nhân, bão hòa trung áp tiêu hao giảm giới hạn xácđịnh Công nghệ đảm bảo gần khơng có NH3 bị thải lượng khí trơ thải mơi trường (99.8% lượng amoniac chuyển hóa thành Urê) Cơng nghệ tạo hạt Snamproghetti đảm bảo lượng bụi thải thấp 40mg/Nm mà không cần qua hệ thống giám sát khí thải Bên cạnh cơng nghệ tạo loại sản phẩm với kích thước hạt khác phù hợp với mục đích sử dụng Amơniắc xả khí trơ tối thiểu nhà máy Snamprogetti lượng khơng khí cần thiết cho thụ động hóa nhiều so với cơng nghệ khác Hơn nữa, q trình rửa nước trang bị cho tất điểm xả khí để thu hồi amơniắc khítrơ Hệ thống xử lý nước thải cung cấp để thu hồi amôniắc trình chưng cất Hơn nữa, thiết bị thủy phân urê cung cấp để loại bỏ hoàn toàn urê có nước ngưng q trình Cơng nghệ có độ tin cậy cao, thiết bị vận hành dễ dàng an tồn, ăn mịn, dễ dàng bảo dưỡng Sử dụng công nghệ quyền Snamproghetti kèm với hỗ trợ khách hàng, bảo hành, nghiên cứu phát triển mơ hình tính toán phù hợp cho nhà máy 54 KẾT LUẬN Qua q trình tìm hiểu làm tiểu luận, nhóm chúng em thu thập nhiều kiến thức phân urê cho mục đích mơn học cho than: cấu trúc, tính chất lý hố urê ứng dụng đa dạng nhiều lĩnh vực; lịch sử hình thành phát triển ngành công nghiệp sản xuất urê với đời không ngừng công nghệ sản xuất ngày tiên tiến, hiệu ưu, nhược chúng; tình hình ngành phân bón nói chung urê nói riêng giới Việt Nam Sau hồn thành tiểu luận, nhóm rút vài kết luận chung urê ngành sản xuất loại phân giàu hàm lượng Nitơ bậc nhấtnày Về nguyên liệu đầu vào, Việt Nam có đường sản xuất urê: từ than đá từ khí tổng hợp Từ thực tế cho thấy nhà máy sản xuất Urê từ khí thiên nhiên tỏ hoạt động hiệu nhiều so với nhà máy hoạt động từ khí hóa than Tuy nhiên thời gian tới mà trữ lượng dầu khí giảm, giá dầu khí tăng lên với trì trệ ngành than, có lẽ nhà máy Việt Nam phải tính tới cơng nghệ khí hóa đại từ nhiên liệu sinh khối hay chất thải hãng Shell phát triển ứng dụng nước công nghiệp pháttriển Nhìn chung, ngành cơng nghiệp sản xuất phân bón nói chung urê nói riêng phát triển đến mức độ tiên tiến nguồn cung trở nên thừa thãi sớm vượt nhu cầu toàn giới theo dự đốn chun gia Vì vậy, theo ý kiến cá nhân thành viên nhóm, có lẽ hướng nghiên cứu phát triển ngành bên cạnh vấn đề thiết yếu thân thiện với môi trường gia tăng suất, hiệu suất mà nên cho sản lượng, giá thành xuất sản phẩm phù hợp với nhu cầu người để tránh tượng dư thừa phân bón, ảnh hưởng đến khả làm việc, phải giảm suất, hao phí lượng, chí tạm ngừng sản xuất đóng cửa nhiều nhà máy thếgiới 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO La Văn Bình, Trần Thị Hiền, Cơng nghệ sản xuất phân bón vơ cơ, NXB Bách Khoa Hà Nội,2007 International Fertilier Association, Fertilizer Outlook 2017 – 2021, IFA Annual Conference, 2017, 3, 4,Moroco Patrick Heffer and Michel Prud’homme, Global nitrogen fertiliser demand and supply: trend, current level and outlook, IFA - 7th International Nitrogen Initiative Conference, 2016,Australia Thủ tướng phủ, Quyết định phê duyệt báo cáo nghiên cứu khả thi dự án đầu tư nhà máy sản xuất phân đạm Phú Mỹ, 166/QĐ-TTg,2001 PhạmThanhHuyền,NgũnThịHồngLiên,Cơngnghệtổnghợphữucơ–hóadầu, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006, 106 - 110 S Nakamura, Toyo Urea Granulation Technology – The challenges and achivements th in producing granules, 20 AFA Annual Technical Conference, 2007,Tunisia Prem Baboo, et al, The comparison of Stamicarbon and Snamproghetti Urea Technology Part 1&2, Ureaknowhow.com, 2,2016 Công ty cổ phẩn chứng khốn Mê Kơng, Báo cáo ngành phân bón, 05,2017 A Gianazza, Snamprogetti™ Urea Technology The response to technology imperatives for the decade, International Gas Technology Conference & Exhibition 2011,Moscow 10 UBND Tỉnh Bắc Giang, Quyết định xử phạt vi phạm hành bảo vệ mơi trường, 78/QĐ-XPVPHC, 01,2015 56 ... hình sản xuất Urê Việt Nam giới Chương 2: Cơ sở hóa học, phản ứng, xúc tác, yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất Urê Một số công nghệ sản xuất bật giới Chương 3: So sánh công nghệ lựa chọn công nghệ. .. phần cơng nghệ sản xuất Urê toàn giới năm 2010 47 3.1.1 So sánh công nghệ thu hồi thông thường công nghệStripping Công nghệ Ưu điểm Nhược điểm  Công thông  Q trình đơngiản nghệ  Sản phẩm phụ... 3: SO SÁNH CƠNG NGHỆ 3.1 So sánh cơng nghệ sản xuất Urê thông thường, công nghệ ACES, công nghệ Stamicarbon công nghệSnamproghetti Năm 1966, Stamicarbon (Hà Lan) giới thiệu cơng nghệ Stripping