KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITRÔ - Bài 1 docx

CHƯƠNG III – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITRƠ 1.. Quá trình tổng hợp NH3 3.. Qui trình cơng nghệ BÀI 3 : SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM... Quá trình tổng hợp NH3- Chế tạo khí nguyên liệu - T

CHƯƠNG III – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP

CHẤT CHỨA NITRƠ

1 Tính chất - Ứng dụng

2 Quá trình tổng hợp NH3

3 Qui trình cơng nghệ

BÀI 3 : SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM

BÀI 1: KỸ THUẬT TỔNG HỢP NH 3

I Tính chất NH3 (SV tự đọc “Hóa vô cơ – Nguyễn Đình Soa”

II Ứng dụng:

Dung dịch NH3sử dụng như là 1 tác nhân làm sạch khĩi NH3

Làm sạch

NH4HSO3

Bột giấy và giấy

Sản xuất thuốc sulfonamit

Dược phẩm

Chất làm lạnh cho gia đình và cơng nghiệp

Khác

nylon, -[(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-CO]-,

và các polyamit khác

Sợi và nhựa

NH4NO3

Chất nổ

Tổng hợp: HNO3, NaHCO3, Na2CO3, HCN,

N2H4

Hĩa chất

Sản xuất: (NH4)2SO4, (NH4)3PO4, (NH4)NO3, (NH2)2CO

Phân bĩn

Sử dụng Cơng nghiệp

III Quá trình tổng hợp NH3

- Chế tạo khí nguyên liệu

- Tinh chế khí nguyên liệu

- Tổng hợp NH3

Quá trình gồm 3 bước:

III.1 Chế tạo khí nguyên liệu

III.1.1 Chế tạo nitrơ

III.1.1.1 Chế tạo nitrơ bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng

1 Bộ phận trao đổi nhiệt

2 Đáy tháp tinh cất dưới

3 Tháp chưng cất dưới

(0,6MPa)

4 Tháp chưng cất trên

(0,14MPa)

5 Đáy tháp tinh cất trên

A Vùng giàu oxi

B Vùng tích tụ nitơ

C Vùng tích tụ oxi

D Vùng có nồng độ oxi như

vùng A

V1, V2, V3 Van tiết lưu

1

III.1.1.2 Chế tạo nitrơ bằng phương pháp khí hóa than khô bằng không khí

Biến thiên thành phần khí theo chiều dày lớp than

Khơng khí

III.1.2 Chế tạo hydro

III.1.2.1 Điện phân nước (chất điện ly KOH): độ sạch 99,7% H2

III.1.2.2 phản ứng chuyển hóa khí thiên nhiên, khí dầu mỏ, dầu mỏ

III.1.2.3 Khí hóa than bằng hơi nước

C + H2Ohơi → CO + H2 C + 2H2 → CH4

C + H2Ohơi → CO2 + 2H2 CO + 3H2 → CH4 + H2Ohơi

CO + H2Ohơi → CO2 + H2 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2Ohơi

2H2 + O2 → 2H2Ohơi

CO(g) + 3H2(g)

Ni catalyst ->

700 o C

CH4(g) + H2O(g)

CnH2n+2 + nH2O nCO + (2n+1)H2 - Q (1)

CnH2n+2 + 2nH2O nCO2 + (3n+1)H2 - Q (2)

U U

III.1.3.1 Khí hóa than ẩm, tác nhân khí hóa là hỗn hợp không khí – hơi nước

2C + O2 + 3,76N2 → 2CO + 3,67N2 + 56600

C + H2Ohơi → CO + H2 - 29300

3,93C + O2 + 3,76N2 + 1,93H2O → 3,93CO + 1,93H2 + 3,76N2

III.1.3 Chế tạo hỗn hợp N 2 + 3H 2

III.1.3.2 Phân ly khí than cốc

-239,8

54 - 63

H2

-147,13

2 – 8

N2

-140,7

5 – 8 CO

-118,82 0,3 – 0,8

O2

-82,5

20 – 32

CH4

9,7 0,9 – 3

C2H4

32 0,3 – 0,8

C2H6

92,3 Ít

C3H6

Nhiệt độ tới hạn Nồng độ, % thể tích

Khí

Thành phần của khí than cốc

III.2 Làm sạch khí nguyên liệu

Các tạp chất thường gặp:

- Các hợp chất của lưu huỳnh: H 2 S, COS, CS 2 …

-Các hợp chất của cacbon: CO, CO 2

- Bụi, mù, dầu phân tán, hơi nước

- Một lượng nhỏ O 2

3,59 Khí hóa

Than

2,40 Oxi hóa bộ phận

Dầu mazut

1,42 2,09

Refocming Oxi hóa bộ phận Dầu naphtha

1,22 1,63

Refocming Oxi hóa bộ phận Khí thiên nhiên

Tấn CO2 thu được / tấn NH3 Phương pháp chế tạo

Nguyên liệu

III.3 Tổng hợp NH 3

3

2 2

1 3

2 . 2

NH f

f K

f f

p

γ =

1

p

K

γ

γ γ

1 Cân bằng phản ứng: 1,5H 2 + 0,5N 2 U NH 3 + Q

2 Tốc độ phản ứng

Phương trình Temkin:

3 2

2

2 3

NH H

N

p

p

Các yếu tố ảnh hưởng tốc ộ phản ứng:

a Ảnh hưởng của áp suất:

2

1,5 1,5

1 2 0,5 1,5

.

1.5 x 10-5

500

1.6 x 10-4

400

4.3 x 10-3

300

4.4 x 10-1

200

6.4 x 102

25

K cb Nhiệt độ ( o C)

b Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Phương trình Temkin

Khi r0 = 3

Phương trình cân bằng

c Ảnh hưởng của tỷ lệ H 2 /N 2 :

e Chất xúc tác: Fe + 1,3%Al2O3 + 1,6%K2O

f Đầu độc xúc tác:

-Các hợp chất của S, As, P, clo gây đầu độc vĩnh cửu

-Các hợp chất của oxi (O2, H2O, CO, CO2, NO) thường gây đầu độc tạm thời

IV Quy trình công nghệ

Bơm nén khí

Bơm tuần hoàn khí

Gia nhiệt kiểu ống xoắn

Khí đã được gia nhiệt (130-300atm)

Thiết

bị làm lạnh

Trao đổi nhiệt

Giãn nở khí lạnh

Quay vòng khí không

pư N2và H2