Công nghệ sản xuất Amoniac, Acid Nitric và Phân Đạm pdf

• Hơn 80% tổng sản lượng amoniac được dùng để sản xuất acid nitric, sản xuất phân bón cho cây trồng như phân ure, amoni nitrat,… amoni-là nguồn nguyên liệu quý được dùng trong y học , t

Chủ đề:

Công nghệ sản xuất Amoniac,

Acid Nitric và Phân Đạm.

Giảng viên: Nguyễn Thị Ánh Hồng

Nhóm thực hiện MSSV :

Nội dung trình bày

• Quy trình sản xuất Amoniac, Acid

Nitric và Phân đạm ở quy mô công

nghiệp.

• Một số ứng dụng của Amoniac, Acid

Nitric và Phân đạm vào đời sống.

I.Amoniac

 Trên thế giới có rất nhiều nhà máy sản xuất

amoniac với quy mô lớn với sản lượng từ

2000-3000 tấn/ngày Sản lượng amôniac sản xuất mỗi năm mỗi tăng: năm 2004 là

109.000.000 tấn , năm 2006 là 122.000.000 tấn

 Dẫn đầu là Trung Quốc với 28,4% tổng sản

lượng trên toàn thế giới, theo sau là Ấn Độ với 8,6%, Nga với 8,4%, và Hoa kỳ là 8,2%

• Hơn 80% tổng sản lượng amoniac được dùng

để sản xuất acid nitric, sản xuất phân bón cho cây trồng như phân ure, amoni nitrat,…

amoni-là nguồn nguyên liệu quý được dùng

trong y học , trong công nghiệp nhuộm và công nghệ chế biến thức ăn khô

- Trước đây: Dùng phương pháp Rothe-Frank-Caro

- Ngày nay: dùng phương pháp Haber Process

 Nguồn nguyên liệu:O2 ,N2 ,H2 , khí tự nhiên CH4 hoặc

khí đốt hóa lỏng như propan và butan , …

Vì nguyên liệu có lẫn tạp chất lưu huỳnh hữu cơ

(RSH ) nên ta sẽ có công đoạn khử S trước khi đưa

nguyên liệu vào quy trinh sản xuất

 Trong quá trình khử này các tạp chất lưu huỳnh hữu

cơ được chuyển hoá thành H2S bằng xúc tác hydro

hoá.Sau đó H2S được hấp phụ bằng oxit kẽm

RSH + H2 = RH + H2S ZnO + H2S = ZnS + H2O

1 Reforming sơ cấp : CH4 bị oxi hóa bởi H2O

CH4  +  H2O  =      CO + 3 H2 + Q

2  Reforming thứ cấp : cung cấp N2, O2 cho quá trình nhằm chuyển hóa hoàn toàn lượng Metan còn dư sau P/ư Reforming sơ cấp.

CH4  +  3/2 O2      = CO + 2 H2O +Q

3 Công đoạn chuyển hóa CO thành CO2: Trong bộ

CO  +  H2O =      CO2  +  H2  +  Q

4 Công đoạn khử CO2

 Khử CO2 :

Hệ thống tách CO2 được dựa trên quá trình MDEA (methyldietanolamin) bao gồm một tháp hấp thụ CO2 hai cấp, một tháp chưng cất

CO2  và hai bình tách

CO2 bị tách khỏi quá trình bởi sự hấp thụ

CO2 vào trong dung dịch MDEA chứa 40% MDEA

R3N + H2O + CO2  = R3NH+ + HCO3 -

2R2NH  + CO2  = R2NH2+ + R2N-COO

Dung dịch giàu CO2 tiếp tục đến bình tách thấp áp

và được giải phóng khỏi dung dịch tại áp suất 0,27 bar

5 Công đoạn mêtan hóa

CO và CO2 dư được chuyển hoá thành metan bởi phản ứng với hydro (metan hoá) trước khi khí tổng hợp được đưa đến vòng tổng hợp amôniắc

CO  +  3H2 = CH4 +  H2O +   Q

CO2  + 4H2 = CH4 +  2H2O   +  Q

    Metan là khí trơ trong vòng tổng hợp amôniắc, các hợp chất chứa oxy như là CO và CO2 sẽ phản

ứng với chất xúc tác trong vòng tổng hợp

amôniắc

6 Vòng tổng hợp Amôniắc

Khí công nghệ sau khi mêtan hóa được nén lên

áp suất cao và sau đó dẫn vào cụm tổng hợp

II.Acid nitric

 Axit nitric còn được biết đến bởi nhiều cụm từ

khác như Axit nitric tập trung, tập trung Axit

nitric, Axit nitric Conc, Conc nitric và HNO3

 Tây Âu, Nga, Mỹ và Đông Âu thống trị các so

lieu tren thị trường Nhung khu vực này chiếm khoảng 75% công suất sản xuất và tiêu thụ tren thế giới trong năm 2006 Biểu đồ pie sau đây

cho thấy số lượng axit nitric được tiêu thụ theo vùng:

 Ước tính trong năm 2006 thế giới đã sản xuất

được khoảng 51.000.000 tấn acid nitric.

Ngoài ra HNO3 còn dùng để :

nghiệm kim loại

Các phương pháp sản xuất HNO3

-Đầu TK 20 : dùng phương pháp hồ quang điện

-Giai đoạn 1 : oxi hoá NH3 thành NO ( PP tiếp xúc)

Tuỳ điều kiện và chất phản ứng mà xảy ra theo các phản ứng

(1) (2) (3): một chiều, đồng thể, toả nhiệt  TPSP

phụ thuộc vào tốc độ các phản ứng Vậy để sản xuất

HNO3 người ta tìm cách để phản ứng (1) xảy ra với

tốc độ nhanh nhất và hạn chế phản ứng (2) (3) với tốc

độ nhỏ nhất

-Giai đoạn 2: oxi hoá NO thành NO2

2NO + O2  2NO2

Nhiệt độ < 1500oC phản ứng xảy ra hoàn toàn theo chiều thuận (1 chiều)

Nhiệt độ > 1500oC phản ứng thuận nghịch, nhiệt độ

> 8000oC sự oxi hoá không xảy ra

Nếu trong điều kiện không đủ O2  hh khí ngoài

( (5):thiết bị oxi hóa NH 3

(6):thiết bị thu hồi

(7),(8):tháp làm lạnh

(10):tháp hấp thụ

III.Phân đạm:

Phân đạm là tên gọi chung của các loại phân

bón vô cơ cung cấp đạm cho cây dưới dạng

NO3 -,NH4 +.Phân đạm kích thích quá trình sinh trưởng, làm tăng tỉ lệ protein thực vật nên phân đạm là chất dinh dưỡng rất cần thiết và rất quan trọng đối với cây - thành phần chính của clorophin, prôtit, các axit amin, các enzym và nhiều loại vitamin trong cây.

Có 3 nhóm đạm chính

 Nhóm đạm amoni: (NH4)2SO4 ,NH4Cl, …

 Nhóm đạm Nitrat: NaNO3 ,KNO3, NH4NO3, …

 Nhóm đạm amit: CaCN2 , CO(NH2)2.

Phân Urê CO(NH2)2:

 Phân urê có 44 – 48% N, chiếm khoảng 59% các loại phân đạm được sản xuất ở các nước trên thế giới.Có 2 loại phân urê:

− Loại tinh thể màu trắng, hạt tròn, dễ tan

trong nước, có nhược điểm là hút ẩm mạnh

− Loại có dạng viên nhỏ, có thêm chất chống

ẩm nên dễ bảo quản,dễ vận chuyển được dùng nhiều trong sản xuất nông nghiệp

 Phân Urê bón thích hợp trên đất chua phèn,

được dùng để bón thúc

Phân Urê CO(NH2)2 (tt)

200atm 180-200 o C

khẩu phần thức ăn cho lợn, trâu bò Phân này cần được bảo quản kỹ trong túi pôliêtilen và không

được phơi ra nắng Bởi vì khi tiếp xúc với không khí và ánh nắng urê rất dễ bị phân huỷ và bay hơi.

2NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O

- CaCN2 chứa 20 – 21% N, 20 – 28% vôi, 9 – 12%

C Phân này có dạng bột không có tinh thể, màu xám tro hoặc màu trắng.Vì có than cho nên phân có màu xám đen ,đốt không có mùi khai Phân này dễ bốc bụi

sẽ làm hỏng giác mạc mắt

phân chóng hoai mục Phân này không được dùng để phun lên lá cây

•Phân Xianamit Canxi

1000 O C

• Phân amôn nitrat (NH 4 NO 3 ):

đạm được sản xuất hàng năm trên thế giới

chảy nước, dễ tan trong nước và vón cục,bắt lửa và gây

nổ, khó bảo quản và khó sử dụng

nhiều loại cây trồng trên nhiều loại đất khác nhau (thuốc

lá, bông, mía, ngô…)

nhà kính và tưới bón thúc cho nhiều loại rau,cây ăn quả.Điều chế: Sản xuất theo 2 phương pháp: phương pháp bốc hơi và không bốc hơi, ngày nay người ta sử dụng

phương pháp bốc hơi.Cơ sở phương pháp:

 Phân đạm Clorua (NH4Cl):

tinh thể mịn, màu trắng hoặc vàng ngà.

vón cục, thường tơi rời nên dễ sử dụng

hợp với lân và các loại phân bón khác.

khoai tây, hành, tỏi, bắp cải, vừng, v.v Ở các vùng khô hạn, ở các chân đất nhiễm mặn không nên bón phân đạm clorua, vì ở những nơi này trong đất có thể tích luỹ nhiều clo, dễ làm cho cây

bị ngộ độc

Điều chế:

-Phương pháp amoniac hóa: (sx từ nước lọc của quá trình sx Na2CO3).

NaCl + NH3 + H20 + CO2 = NH4Cl + NaHCO3 (1) (cho dd NaCl bảo hòa vào dd NH3 20% sau đó dẫn khí

CO2 vào dd kk NaHCO3 ít tan, lọc tách )

-Phương pháp trung hòa:

NH3 + HCl = NH4Cl

 Phân sunphat đạm (NH4)2SO4

 (NH4)2SO4 có chứa: 20 – 21% N, 29% S

xám xanh, có mùi nước tiểu (mùi NH3), vị mặn và hơi chua, dễ tan trong nước, thường ở trạng thái tơi rời nên dễ bảo quản, dễ sử dụng

 (NH4)2SO4 là loại phân bón tốt vì có cả N

và S là hai chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây

Phân sunphat đạm (NH4)2SO4

(tt)

trồng, cho nên thường được dùng để bón thúc và bón thành nhiều lần để tránh mất đạm

Ngoài ra con có một số loại đạm khác như: phân

phôtphat đạm (còn gọi là phốt phátamôn):

 Loại phân này vừa có 16% ,đạm vừa có 20% ,lân ở

dạng viên, màu xám tro hoặc trắng, dễ chảy nước

=>thường được sản xuất dưới dạng viên và đựng trong các bao nilông

 Loại phân này dùng để bón lót, bón thúc đều tốt

Thường dùng thích hợp ở đất nhiễm mặn vì không làm tăng độ mặn, độ chua Vì có tỷ lệ đạm thấp hơn

so với lân cho nên cần bón phối hợp với các loại phân đạm khác, nhất là khi bón cho các loại cây cần nhiều đạm