TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ……….……… TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG Tên Thành Viên : Nguyễn Đức Long Nguyễn Thanh Vịnh Nguyễn Văn Trung Huỳnh Thị Minh Trâm Lê Đình chí Cơng Trần Đức Việt Đào Công Hậu Lê Văn Nhuế GVHD: TS.Lê Vũng Tàu ngày 29/09/2012 Thanh Thanh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ……….……… Nhóm CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BĨN MỤC LỤC : I.Giới thiệu chung phân bón trang II Phân loại phân bón trang II.1.Theo ý nghĩa nơng hóa trang II.2.Theo số lượng trang II.3.Nhóm đặc biệt .trang II.4.Theo mức độ hòa tan trang II.5.Theo phương pháp sản xuất trang II.6.Theo tác dụng sinh học trang II.7.Theo hình dáng bên trang III.Một số công nghệ sản xuất phân bón quan trọng trang III.1.Các loại phân photpho (phân lân) trang III.1.1.Một số khái niệm trang III.1.2.Nguyên liệu trang III.1.3.Sản xuất supephotphat trang III.1.3.1.Sản xuất supephotphat (lân đơn) trang III.1.3.1.A.Cơ sở lý thuyết trang III.1.3.1.B.Sơ đồ quy trình cơng nghệ .trang III.1.3.2.Sản xuất axit photphoric supephotphat kép trang 10 III.1.3.2.A.Tính chất hóa lý trang 10 III.1.3.2.B.Sản xuất axit photphoric trang 10 III.1.3.2.C.Sơ đồ quy trình sản xuất supephotphat kép trang 14 III.2.Các loại phân nitơ (phân đạm) trang 15 III.2.1.Một số khái niệm trang 15 III.2.2.Sản xuất nitrat amôn trang 15 III.2.2.1.Lý thuyết chung trang 15 III.2.2.2.Sơ đồ quy trình .trang 18 III.2.3.Sản xuất karbamit (phân Ure) trang 20 III.2.3.1.Lý thuyết chung trang 20 III.2.3.2.Sơ đồ quy trình .trang 22 IV.Ứng dụng tình hình sản xuất trang 24 I.Giới thiệu chung phân bón: Phân bón bổ sung cho đất dùng để thúc đẩy trồng phát triển, loại chất dinh dưỡng có phân bón là: Nitơ, Phốt Kali chất dinh dưỡng khác Phân bón thường bón trực tiếp đất phun Phân bón thường chia thành phân hữu phân vô khác biệt lớn chúng nguồn gốc thành phần dinh dưỡng… Như biết nước ta nước có nơng nghiệp phát triển từ lâu đời nhu cầu sản xuất sử dụng phân bón cao Trong nhà máy sản xuất đáp ứng khoảng 50% nhu cầu sử dụng, doanh nghiệp sản xuất bốn loại phân : phân Đạm, NPK, DAP Kali SA phải nhập hồn tồn, nhu cầu sử dụng hàng năm vào khoảng 8÷9 triệu Trước tình hình địi hỏi doanh nghiệp phải đẩy mạnh sản xuất phân bón Các doanh nghiệp sản xuất phân bón 1.Cơng ty trách nhiệm hữu hạn thành viên Apatit Việt Nam Công ty TNHH thành viên Phân đạm Hóa chất Hà Bắc Cơng ty cổ phần Phân lân Ninh Bình Cơng ty Cổ phần Phân bón Bình Điền Cơng ty Cổ phần Phân bón miền Nam Cơng ty Cổ phần Supe phốt phát Hóa chất Lâm Thao Cơng ty Cổ phần Phân bón Hóa chất Cần Thơ Công ty Cổ phần Phân lân Nung chảy Văn Điển Cơng ty Cổ phần Cơng nghiệp Hóa chất Đà Nẵng 10 Công ty TNHH thành viên DAP - VINACHEM 11 Công ty TNHH MTV Phân đạm Ninh Bình 12 Cơng ty cổ phần DAP số - VINACHEM II.Phân loại phân bón: II.1.Theo ý nghĩa nơng hóa; Phân bón chia thành trực tiếp gián tiếp: Trực tiếp phân bón có chứa cấu tử dinh dưỡng dạng trực tiếp làm mạnh cho Gián tiếp phân bón dùng để huy động chất dinh dưỡng có sẵn đất trồng trọt, để kích thích tính chất lý học, hóa học sinh học đất II.2.Theo số lượng: Theo số lượng cấu tử dinh dưỡng mà phân bón hóa học chia thành phân đơn hay phân phức hợp Phân đơn chứa nguyên tố; Phân phức chứa hay nhiều nguyên tố II.3.Nhóm đặc biệt: Là phân hóa học vi lượng Nhóm chứa nguyên tố Bo, Mangan, kẽm, đồng cần cho trồng với số lượng nhỏ nhằm mục đích kích thích phát triển II.4.Theo phương pháp sản xuất: Phân hỗn hợp phân hóa học có chứa vài nguyên tố dinh dưỡng sản xuất cách trộn lẫn học lọai phân hóa học khác Phân phức chứa vài nguyên tố dinh dưỡng nhận sở phản ứng hóa học II.5.Theo mức độ hòa tan: Hòa tan nước tất phân nitơ, kali Những phân hóa học dễ trồng hấp thụ nhanh chóng bị nước mưa rửa khỏi đất trồng Những phân hóa học tan axit thổ nhưỡng phần lớn chứa photphat Chúng chuyển chậm thành dạng hòa tan giữ lại đất trồng lâu II.6.Theo tác dụng sinh học: Phụ thuộc vào tác dụng sinh học lên đất trồng mà phân hóa học chia thành: -Axit; -Kiềm; -Trung tính II.7.Theo hình dáng bên ngịai: Dạng bột; Dạng hạt Dạng hạt bị hút ẩm, khơng bị vón vào bảo quản, khơng bị bay theo gió bón xuống đất, gặp nước mưa hạt giữ đất lâu III Một số công nghệ sản xuất phân bón quan trọng: III.1.Các loại phân photpho (phân lân): III.1.1.Một số khái niệm Phân lân hợp chất chứa nguyên tố photpho Chất lượng hay hiệu phân lân đánh giá hàm lượng P 2O5 hữu hiệu chứa mà hấp thụ Hàm lượng thường nhỏ hàm lượng tổng số P 2O5 có theo lí thuyết Supephơtphat loại phân lân dùng phổ biến Tùy theo mức độ hòa tan mà người ta chia phân phơtphat thành loại: loại hịa tan nước loại khơng hịa tan Phơtphát lớp khống chứa phơtpho chủ yếu dạng fluorapatit tạp chất khác Hàm lượng P2O5 quặng phôtphat khoảng 20-30% III.1.2.Nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất phân lân photphat tự nhiên( apatit, photphorit) dung dịch axit sunfuric Apatit: nhóm khống vật photphat cơng thức chung Ca 5(PO4)3X ( X = Cl, F, OH‾); Tỷ trọng 3,18 – 3,21g/cm3; Nhiệt độ nóng chảy 1400 – 1500oC; Khó tan nước Photphorit: khống trầm tích tạo thành q trình trầm tích canxiphotphat từ nước biển, có chứa photpho dạng florapatit tạp chất khác [xCa10(PO4)6F2 + yCa10P5CO23(F,OH)3] Khoáng photphoric có màu nâu vàng Ít hút ẩm, khơng kết dính độ phân tán III.1.3.Sản xuất supephotphat: III.1.3.1.Sản xuất supephotphat (lân đơn): Supephotphat đơn loại phân khoáng phổ biến nhất, sản xuất với lượng lớn Đó bột (hay hạt) màu xám, thành phần Ca(H2PO4)2.CaSO4.2H2O Superphotphat đơn có hàm lượng P2O5 hữu hiệu khoảng 14-20% III.1.3.1.A.Cơ sở lí thuyết: Bản chất kỹ thuật sản xuất supephotphat phân hủy quặng photphat tự nhiên không tan thành muối photphat axit tan nước axit sunfuric Quá trình sản xuất supephotphat trình dị thể nhiều pha, xảy vùng khuếch tán Phản ứng H2SO4 quặng fluorcanxi apatit Ca5F(PO4)3 chia thành giai đoạn: - Giai đoạn 1: phân hủy quặng tạo thành axit photphoric Đầu tiên phản ứng tiến hành bề mặt hạt quặng, H 2SO4 dư tạo thành H3PO4 tự do, CaSO4 kết tinh tách dạng khan nằm lại phân lân Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5CaSO4 + HF + Q Những yếu tố ảnh hưởng: - Nồng độ H2SO4 : quang trọng trình sản xuất supephotphat Trong điều kiện khuấy trộn liên tục, nồng độ axit thích hợp 62 - 69%, thấp cao khơng thuận lợi Hình 1:Sự phụ thuộc mức độ phân hủy quặng vào nồng độ axit sunfuric Không thể dùng axit có nồng độ thấp chứa nhiều nước làm sản phẩm bị ẩm, hàm lượng P2O5 bị giảm - Nhiệt độ phản ứng trì khoảng 110-120 0C →Để đảm bảo nhiệt độ t ban đầu dung dịch H2SO4 dao động từ 60 - 70 oC tuỳ thuộc thời tiết mùa nồng độ H2SO4 Bảng 1: phụ thuộc nồng độ H2SO4 nhiệt độ - Giai đoạn 2: H 3PO4 sinh tiếp tục tác dụng với quặng apatit tạo thành muối canxi photphat, giai đoạn định chất lượng phân lân superphotphat 7H3PO4 + Ca5F(PO4)3 + 5H2O →5Ca(H2PO4)2 H2O + HF + Q Ở giai đoạn 2, monocanxiphotphat tạo thành dung dịch, bão hịa bắt đầu kết tinh Lúc đầu phản ứng xảy nhanh, nồng độ Ca(H 2PO4)2 tăng lên tốc độ chậm dần kết thúc sau ủ supe kho - 25 ngày đêm tuỳ thuộc vào nguyên liệu, nhiệt độ ủ 35-450C Sau ủ lượng H3PO4 tự thừa phải qua giai đoạn trung hoà Axit làm tăng khả hút ẩm supephotphat Để trung hịa axit tự dùng biện pháp trộn supephotphat với phụ gia rắn bột xương, bột đá vơi đem amơn hóa khí NH3 : CaCO3 + 2H3PO4 = Ca(H2PO4)2+ CO2 + H2O NH3 + H3PO4 = NH4H2PO4 Supephôtphat đơn phải đảm bảo yêu cầu chất lượng sau: -P2O5 không 14-19% -Độ ẩm khơng q 13-15% -H3PO4 tự (tính theo P2O5) ≤ 5-5,5% III.1.3.1.B.Sơ đồ quy trình cơng nghệ Hiện có phương pháp sản xuất: 1-Gián đọan 2-Liên tục 3-Bán liên tục Ngày chủ yếu thiết kế nhà máy theo phương pháp liên tục: Tinh quặng nghiền đưa từ kho vào thùng cân liều lượng tự động (2) Sau cân xong tinh quặng đưa vào thùng trộn lẫn (1) họat động liên tục Axit sunfuric 75% liên tục pha loãng nước thùng đo liều lượng axit (5) đến nồng độ 68% H 2SO4, sau axit đưa vào thùng trộn lẫn (1) Trong thùng trộn lẫn có cánh khuấy học để trộn lẫn axit với tinh quặng photphat Trong thùng trộn lẫn tạo lớp bùn nhão Bùn nhão đưa vào buồng hóa thành họat động liên tục Tại trình tạo thành supephotphat thực Từ bồn hóa thành, supephotphat tạo thành chảy xuống băng tải đưa sang kho ủ Tại nhờ máy phun (8) mà supephotphat phân bố Để tăng tốc trình ủ, người ta dùng gàu ngoạm để đảo lộn supephotphat kho III.1.3.2.Sản xuất axit photphoric supephotphat kép III.1.3.2.A.Các tính chất hóa lí: Axit photphoric thường gọi axit tri-hydrophotphoric hay ortophotphoric H3PO4 Axit photphoric tinh khiết kết tinh dạng tinh thể rắn, khơng ngậm nước có tỷ trọng 1,88 điểm nóng chảy 43,2 oC, tự chảy rữa khơng khí ẩm Dung dịch axit photphoric đặc (98%) khơng màu, sánh xiro, có tỷ trọng khoảng 1,84 g/cm3 20oC H3PO4 tan nước với tỷ lệ Axit photphoric sản xuất chủ yếu hai phương pháp: (1) Phương pháp chiết H3PO4 từ photphat tự nhiên nhờ axit khác (thông qua phản ứng trao đổi quặng photphat axit mạnh H2SO4), (2) Phương pháp nhiệt phân ( đốt photpho đồng thời hợp nước) Nguyên liệu: Nguyên liệu gốc để sản xuất axit photphoric quặng photphat apatit Ca5(PO3)4X, photphorit Ca3(PO4)2 than xương có chứa nhiều photphat Nguyên liệu thứ cấp photpho nguyên tố Photpho nguyên tố sản phẩm nhiệt khử từ khống chứa photpho nói Đây lọai ngun liệu tốt để sản xuất axit photphoric chất lượng cao Phương pháp để điều chế axit photphoric chiết axit sunfuric III.1.3.2.B.Sản xuất axit photphoric: Sản xuất axit H3PO4 theo phương pháp trao đổi : - Đầu tiên tinh quặng photphat tự nhiên đem nghiền nhỏ, sau đem chế biến với lượng dư axit sunfuric để nhận axit photphoric canxi sunfat Các quặng chứa photpho dạng canxi photphat, nên trao đổi với axit sunfuric ta dễ dàng thu dược axit photphoric canxi photphat hình thành sau phản ứng chất tan nước, dễ cho việc tách khỏi dung dịch Quá trình thực theo phản ứng: Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 ↔ 3CaSO4 + H3PO4 Ca5(PO4)3F + 3H2SO4↔5CaSO4 + 3H3PO4 + HF 10 Đây phản ứng dị thể xảy bề mặt hạt quặng photphat chuyển hóa canxi photphat khơng tan nước thành canxi sunfat tan axit photphoric Các tinh thể canxi sunfat tạo thành lớp vỏ bao xung quanh hạt quặng ngăn chặn trình khuếch tán qua lại Để tránh tượng bất lợi tăng cường hiệu suất phản ứng, người ta phải khuấy trộn hỗn hợp liên tục tránh không sử dụng dung dịch axit sunfuric đặc (nồng độ thường dùng axit sunfuric 75%) Mặt khác để tăng bề mặt tiếp xúc người ta nghiền thật nhỏ nguyên liệu) giai đọan đầu trình chiết tăng nhiệt độ Sản phẩm khỏi thiết bị có dạng dung dịch huyền phù photphogips (kết tủa tạo thành sau phản ứng) axit photphoric, dẫn qua máy lọc, rửa kết tủa Sản phẩm axit thu thường có nồng độ 40 – 50% (sau lọc gạn 30%) Nếu sử dụng làm phân bón sản phẩm axit khơng cần phải xử lý ngồi việc đặc để đạt nồng độ yêu cầu Hình Sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric phương pháp trao đổi 11 Phương pháp nhiệt luyện: Quá trình sản xuất H3PO4 phương pháp nhiệt luyện gồm giai đọan chính: - Điều chế photpho phản ứng nhiệt hóa học Đốt photpho với oxi khơng khí Ngưng tụ, hấp thụ tạo axit photphoric Phương pháp nhiệt điện để điều chế axit photphoric dựa sở khử photpho từ photphat canxi nhiệt độ cao (1400-1600oC) lò điện Quá trình điều chế photpho xảy phản ứng sau: Ca3(PO4)2 + 8C = Ca3P2 + CO 3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 = 4P4 + 24CaO CaO + SiO2 = CaSiO3 -2Ca3(PO4)2 + 6SiO2+ 10C = 6CaSiO3+ 10CO + P4 Trước hết người ta trộn quặng photphat nghiền mịn với bột than nung lò nhiệt độ cao khoảng 1500 oC Ở nhiệt độ trước hết canxi photphat thực phản ứng khử than để tạo sản phẩm trung gian tricanxi photphua Sau tricanxi photphua tiếp tục phản ứng với canxi photphat để tạo photpho dạng CaO Để lấy xỉ người ta cho thêm SiO2 vào hỗn hợp chảy để tạo xỉ CaSiO3 Hơi photpho khỏi lị, oxy hóa (cháy) để tạo thành pentaoxyt photpho, oxyt sau hydrat hóa tạo thành axit photphoric 4P + 5O2 = P4O10 P2O5 + H2O = 2HPO3 HPO3 + H2O = H3PO4 12 Hình Sơ đồ cơng nghệ sản xuất axit photphoric nhiệt Axit thu có nồng độ khoảng 80 – 90 % Những ưu điểm phương pháp nhiệt điện so với phương pháp chiết là: + Thu axit photphoric có nồng độ có độ cao + Nguyên liệu đa dạng Có thể dùng photphat nghèo mà khơng cần làm giàu Nhược điểm phương pháp tiêu tốn nhiều điện 13 III.1.3.2.C.Sơ đồ quy trình sản xuất supephotphat kép : Supephotphat kép sản xuất sở phân hủy quặng photphat axit photphoric 70-80% Các phản ứng xảy sản xuất superphotphat kép: 7H3PO4 + Ca5F(PO4)3 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF + Q Về hình dáng bên ngồi thành phần pha, supephophat kép khơng khác supephotphat đơn Nó khơng có canxi sunfat Supephotphat kép loại phân lân đậm đặc, có hàm lượng P 2O5 hữu hiệu khỏang 40- 50% có nghĩa giàu lân đơn 2-3 lần, tồn chủ yếu dạng monocanxi photphat Ca(H 2PO4) số axit photphoric H3PO4 tự Điều kiện: Nồng độ H3PO4 đậm đặc, to 80-90oC Hiệu suất phân huỷ 70% Qua q trình ủ 25 ngày, apatit cịn lại tiếp tục bị phân huỷ, hiệu suất chuyển hoá tăng lên 77-83% Sau sản phẩm đem nghiền tạo hạt Thiết bị dùng sản xuất lân kép tương tự để sản xuất phân đơn Trong số sơ đồ sản xuất lân kép, trình đóng rắn bùn nhão thực băng tải chuyển sản phẩm vào chứa (phương pháp không dùng buồng) Theo đó, bùn nhão đưa trực tiếp từ thùng trộn vào thiết bị tạo hạt buồng sấy Sản phẩm hạt khơng qua giai đọan ủ Quy trình: Bột photphat từ bunke (1) theo hai nhánh qua cân (2) đưa vào thiết bị trộn (3) để hỗn hợp với axit photphoric nóng từ thùng cao vị (4) xuống Quá trình phản ứng xày thiết bi6 trộn khỏang 1h nhiệt độ 60-80 oC, với hiệu suất 52 – 53% Một nhánh theo máng (5) xuống máy sấy (6) đánh tơi nhiệt độ khí lị (khỏang 700oC) Từ máy sấy (6) ra, sản phẩm dạng bột, qua máy nâng (7) trộn với phần bùn nhánh thứ hai thiết bị tạo hạt (13) Hạt supephotphat đượcđưa xuống máy sấy kiểu trống quay (12), sấy khí lị 14 Hình Sơ đồ cơng nghệ sản xuất supephotphat kép theo phương pháp dây chuyền Bunke; Cân; 3.Thiết bị trộn; 4.Thùng cao bị; Máng dẫn; 6.Máy sấy; 7.Máy nâng; 8.Sàng; 9.Máy nghiền; 10 Băng tải; 11 Thiết bị trung hòa 12.Máy sấy kiểu trống quay 13 Thiết bị tạo hạt Hạt sấy khô, máy nâng đưa lên sàng (8), phân thành lọai: • Hạt thô (> 4mm) đưa vào máy nghiền (9) đề đưa vịng trở lại sàng (8) • Hạt có kích thước khỏang – mm, đem trộn với phấn bột vào thiết bị trung hịa (11) để trung hịa axit dư • Supe vụn ( < 1mm) đưa vể máy tạo hạt (13) III.2.Các loại phân nitơ (phân đạm): 15 III.2.1.Một số khái niệm: Trong ba loại phân khóang (đạm , lân, kali) phân đạm loại có tốc độ phát triển cao nhất, đồng thời chiếm tỷ trọng cao sản lượng phân bón giới Phân đạm tên gọi chung loại phân bón vơ cung cấp đạm cho dạng NO3-,NH4+ Có nhóm đạm  Nhóm đạm amoni: (NH4)2SO4 ,NH4Cl, …  Nhóm đạm Nitrat: NaNO3 ,KNO3, NH4NO3, …  Nhóm đạm amit: CaCN2 , CO(NH2)2 Phần lớn phân đạm sử dụng dạng rắn, khoảng 80% dạng phân đơn 20% dạng phân phức hợp Loại phân đơn chủ yếu amôn nitrat NH 4(NO)3, urê (NH2)2CO Nguyên tố dinh dưỡng tồn chúng ion amôn (NH4+), nitrat (NO3-), nhóm amin (NH2) Nhược điểm lọai phân amơn nitrat gây nổ mạnh, nên khó bảo đảm an tồn q trình sản xuất, tàn trữ vận chuyển Phân urê có hàm lượng đạm cao, khơng gây nổ, hút ẩm nên trở thành loại phân đạm chủ yếu III.2.2.Sản xuất nitrat amôn NH4NO3 III.2.2.1 Lý thuyết chung Amoni nitrat loại phân bón có tinh thể màu trắng chứa 35% nitơ, loại phân đạm thường dùng Nó dùng cho loại đất loại cối Nhược điểm loại phân là: - Có khả gây nổ mạnh ⇒ khó bảo đảm an tồn q trình sản xuất, lưu trữ vận chuyển - Dễ hút nước thay đổi nhiệt độ, dễ chuyển phần thành dạng tinh thể, dễ vón cục - Nitrat amon có độ hịa tan nước cao 16 Phương pháp phổ biến để điều chế amôn nitrat trugn hòa ammoniac axit nitric Nguyên tắc sản xuất dựa vào phản ứng NH3 + HNO3 = NH4NO3 + Q Là phản ứng dị thể, tỏa nhiệt mạnh nên tận dụng nhiệt toả để cô đặc NH 4NO3 Quá trình sản xuất gồm giai đoạn: * Giai đoạn trung hoà: Để tăng bề mặt tiếp xúc người ta xếp thùng trung hoà đệm Dùng vòi phun NH3 qua lớp HNO3 tẩm đệm Nhiệt độ phản ứng: 110 - 1350C Axit nitric có nồng độ 45 – 50% HNO3 amoniac * Giai đoạn cô đặc Sau khỏi thiết bị trung hồ phải tiến hành đặc nhiệt độ 150 0C, P= atm để nâng cao nồng độ chuẩn bị cho giai đoạn kết tinh Cuối gia đoạn nồng độ NH4NO3 đạt 82-84% * Giai đoạn kết tinh tạo hạt Trước qua thiết bị kết tinh dung dịch NH 4NO3 chảy qua thiết bị cô đặc thứ để nâng cao nồng độ lên 98% * Sấy Làm giảm độ ẩm hạt NH 4NO3 xuống 0,9-1% Phương pháp thường dùng thổi luồng khơng khí lạnh -100C ngược chiều với NH4NO3 u cầu công nghệ: Nồng độ HNO3 45-50%; amoniac 60-80%, áp suất 2,5- 3,8 atm 17 III.2.2.2.Sơ đồ quy trình Hình 6.Sơ đồ sản xuất nitrat amon có sử dụng bay 1.Thân thiết bị trung hịa; Thiết bị bay bậc 2; 2.Bình thu bên trong; Thiết bị phân ly; 3.Bộ phận phân bố axit HNO3; Tháp tạo hạt; 4.Bộ phận phân bố NH3; 10 Băng tải; 5.Van thủy lực; 11 Áp kế; 6.Thiết bị trung hịa hồn tồn; 12 Thùng chứa Quy trình: Axit nitric có nồng độ 45-50% HNO nhiệt độ 50oC ammoniac – 80oC, áp suất 2,5 – 3,8 atm vào thiết bị trung hòa (2) hệ thống vòi phun (3) (4) Dung dịch nitrat amon tạo rót bờ phía hình trụ để vào phần cô bay hơi, nước bay nhờ nhiệt phản ứng truyền qua Dung dịch nitrat amon (lúc có nồng độ 60-80%) qua van thủy lực (5) để vào vào thiết bị trung hòa hòan tòan (6) để trung hòa tiếp ammoniac hềt axit Hơi khỏi thiết bị trung hòa dùng để tiếp tục sấy dung dịch nitrat amon thiết bị cô bay bậc Lúc nồng độ dung dịch nâng đến 98-99% NH4NO3, dung dịch nóng lỏng sau đưa vào hệ thống phân ly để tách thứ sau đưa vào tháp tạo hạt Quá trình tạo hạt tiến hành cách phun dung dịch nitrat amon nóng lỏng vào tháp tạo hạt bêtơng cốt sắt có độ cao 30-35m qua vịi phun tạo thành tia Các giọt nitrat amon rơi xuống gặp luồng không khí lạnh đơng lại thành hạt (khơng khí 18 quạt hút thổi vào ngược chiều dịng dịch nóng lỏng) Sau hạt phân bón đưa vào băng tải chuyển vào thiết bị sấy đóng gói Cấu tạo thiết bị trung hịa 1.Vỏ; Vùng trung hòa; Dd NH4NO3 Thiết bị trung hòa bình hình trụ làm thép khơng rỉ Khơng gian bên hình trụ phần trung hịa thiết bị có dạng hình cốc có lỗ phía hệ thống đảo phía trên, cịn khơng gian bên ngịai phần bay Dung dịch nitrat amơn tạo thành rót qua bờ phía hình trụ để vào phần bay hơi, nước bay nhờ nhiệt phản ứng truyền qua Việc tỏa nhiệt từ vùng trung hòa cần thiết khơng để làm bay nước mà cịn có tránh tượng đốt nóng làm phân hủy axit nitric amơn 19 Hình 8.Sơ đồ điều chế nitrat amôn phương pháp không bay 1.Sấy nóng ammoniac; Sấy nóng axit nitric; Thiết bị phản ứng; Thiết bị phân ly; Thiết bị trao đổi nhiệt; Dao cắt Trong số nhà máy, nitrat amôn sản xuất dạng tinh thể hình vảy Muốn q trình kết tinh dịch nóng lỏng tiến hành bề mặt trống quay có làm lạnh từ bên Dựa sở tác dụng nhanh cáctác nhân amiac axit nitric 60% sấy nóng sơ thiết bị trao đổi nhiệt Phản ứng tiến hành áp suất atm Nhũ tương hơi-lỏng khỏi thiết bị phản ứng phân tách thiết bị phân ly, sau dịch móng lỏng 97-98% NH4NO3 đưa tạo hạt III.2.3.Sản xuất karbamit (phân urê)CO(NH2)2: III.2.3.1 Lý thuyết chung : Phân urê lọai phân chứa nitơ có giá trị Urê sử dụng chất thêm N2 vào thức ăn nuôi gia súc Urê [(NH2)2CO] tinh thể khơng màu có hàm lượng nitơ theo lý thuyết 46,6% Urê kỹ thuật có màu trắng vàng Nó loại phân đạm có giá trị sử dụng rộng rãi Urê hòa tan nhiều nước, phần tạo thành amôn cacbonat Trong điều kiện nhiệt độ độ ẩm thơng thường urê khơng háo nước, cịn độ ẩm khơng khí cao (95%) urê háo nước mạnh Nó vón cục, khơng cháy nổ 20 Ngồi tác dụng làm phân bón, ure cịn dùng cơng nghiệp để điều chế nhựa formaldehit dùng trongviệc sản xuất chất dẻo, keo dán, sợi tổng hợp… Urê tổng hợp từ amoniac khí dioxit carbon (cacbonic) Nguyên tắc sản xuất dựa theo phản ứng CO2 + 2NH3 ↔CO(NH2)2 + H2O Trên thực tế trình gồm giai đoạn: - Giai đoạn 1: điều chế cacbamat-amon 2NH3 + CO2 →NH2COONH4 (Carbamat) + Q - Giai đoạn 2: Khử nước amon cacbamat nhiệt độ cao thành urê NH2COONH4 →CO(NH2)2 + H2O - Q Nước tạo thành, lúc đầu làm tăng mức độ chuyển hố tạo thành pha lỏng Nhưng lượng nước sinh nhiều phản ứng chậm lại trình phản ứng người ta cho tháo nước liên tục để tăng nồng độ ure tạo thành Công ty phân đạm Bắc Giang áp dụng trình sản xuất Tóm lại q trình điều chế urê q trình dị thể hệ khí – lỏng xảy vùng động học tốc độ giới hạn giai đọan chậm giai đọan dehydrat hóa karbamat amon Cân tốc độ trình tổng hợp karbamat chịu ảnh hượng áp suất, nhiệt độ thành phần hệ Áp suất Vì karbamat amơn có áp suất lớn q trình tổng hợp xảy với giảm thể tích nên hiệu suất cân karbamit tăng với tăng áp suất 21 Nhiệt độ Tốc độ hiệu suất trình tăng rõ rệt tăng nhiệt độ Từ hình ta thấy nhiệt độ >180 oC đường cong hiệu suất có điểm cực đại Khi tăng thời gian lưu khói phản ứng vùng đốt nóng hiệu suất karbamit giảm xuống tăng phản ứng phụ III.2.3.2 Sơ đồ công nghệ: Trong thực tế, tổng hợp karbamit tiến hành áp suất 180- 200 atm, nhiệt độ 180 – 200oC không dùng chất xúc tác Việc nâng nhiệt độ cao bị hạn chế ăn mòn thiết bị 22 Nguyên liệu sản xuất urê khí sản phẩm CN sản xuất ammoniac chứa đến 90% CO2 ammoniac lỏng 100 – 125% so với tỷ lệ lý tưởng Hình Sơ đồ sản xuất urê Bơm; Máy nén; Tháp tổng hợp; Buồng phản ứngbên trong; Cột chưng cất; Thiết bị bay hơi; Hộp thu dịch lỏng; Tháp tạo hạt; Băng tải chuyền Quá trình tổng hợp tiến hành tháp tổng hợp (3) chế tạo thép hợp kim; bên tháp có trụ (4) để bảo vệ than tháp chịu áp suất khỏi môi trường phản ứng ăn mịn Amoniac lỏng nhờ có bơm (1) đưa vào khỏang không gian thân tháp ống trụ, rửa thành tháp bảo vệ tháp khỏi tác dụng mơi trừơng ăn mịn Tai ammoniac lỏng tác dụng với CO2 từ lên vào không gian bên ống trụ (3) Dịch lỏng urê giải phóng từ phần tháp chuyển vào tháp chưng cất (5) Tháp gia nhiệt nước Trong tháp tiến hành chưng cất tách amiac khỏi dung dịch urê tách muối cacbon –amôn khác Sau chưng cất khỏi ammoniac dung dịch urê khỏang 65% đem cô bay thiết bị bay (6) đến 99,5% kết tinh tạo hạt urê tháp tạo hạt(8) Khí chưng (ra chứa 56-57% NH3, 32 – 33% CO2và 10 – 11 % nước) đem tái sinh Các sơ đồ sản xuất urê thường khác dùng phương pháp khác 23 để phân chia tái sinh lại khí này: sử dụng chúng để sản xuất đạm nitrat amôn; phân chia cách hấp thụ chọn lọc CO NH3, chất hấp thụ khác hồi lưu chất trình đầu IV.Ứng dụng tình hình sản xuất: Ngoài tác dụng làm gia tăng sản lượng cung cấp dưỡng chất trực tiếp cho cây, loại phân bón hữu cải thiện đa dạng sinh học (tuổi thọ đất) khả sản xuất lâu dài đất ,và nơi lưu giữ phần lớn lượng carbon dioxide thừa Các dưỡng chất hữu làm tăng màu mỡ cấu đất cách cung cấp chất hữu chất dinh dưỡng cho cấu nấm mycorrhiza , (giúp loại hấp thu dinh dưỡng), làm giảm đáng kể nhu cầu sử dụng loại thuốc trừ sâu, lượng phân bón, làm giảm sản lượng thu hoạch 24 ... lâu III Một số công nghệ sản xuất phân bón quan trọng: III.1.Các loại phân photpho (phân lân): III.1.1.Một số khái niệm Phân lân hợp chất chứa nguyên tố photpho Chất lượng hay hiệu phân lân đánh... VINACHEM 11 Công ty TNHH MTV Phân đạm Ninh Bình 12 Cơng ty cổ phần DAP số - VINACHEM II .Phân loại phân bón: II.1.Theo ý nghĩa nơng hóa; Phân bón chia thành trực tiếp gián tiếp: Trực tiếp phân bón... RỊA – VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ……….……… Nhóm CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN MỤC LỤC : I.Giới thiệu chung phân bón trang II Phân loại phân bón trang II.1.Theo