CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN BÓN

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT III.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN PHOTPHO PHÂN LÂN III.2 SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT ĐƠN III.3 SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC VÀ SUPEPHOTPHAT KÉP III.4 SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT IV.. PHÂ

NỘI DUNG :

I ỨNG DỤNG

II PHÂN LOẠI PHÂN BÓN

III CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

III.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN PHOTPHO (PHÂN LÂN) III.2 SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT ĐƠN

III.3 SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC VÀ SUPEPHOTPHAT KÉP

III.4 SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT

IV CÁC LOẠI PHÂN NITƠ (PHÂN ĐẠM)

V SẢN XUẤT KARBAMIT (PHÂN URÊ) CO(NH2)2

I ỨNG DỤNG

PHÂN BÓN

II PHÂN LOẠI CÁC LOẠI PHÂN

Phân vô cơ là những muối khoáng có chứa các

nguyên tố cần thiết tạo nguồn dinh dưỡng cho cây trồng và bồi bổ cho đất trồng trọt để thu

được mùa màng có năng suất cao

Phân lọai phân bón hóa học:

Theo ý nghĩa nông hóa: phân bón đư c ợchia thành tr c ti p và gián ti p.ự ế ế

-Tr c ti p ự ế là phân bón có ch a c u t ứ ấ ửdinh dưỡng d ng tr c ti p làm m nh cho ở ạ ự ế ạcây

-Gián ti p ế là phân bón dùng đ huy ể

đ ng nh ng ch t dinh dư ng đã có s ng ộ ữ ấ ỡ ẵtrong đ t tr ng tr t, đ kích thích nh ng ấ ồ ọ ể ữtính ch t lý h c, hóa h c và sinh h c c a ấ ọ ọ ọ ủ

đ t.ấ

Các phân bón trực tiếp lại chia thành nhóm nguyên tố

dinh dưỡng như :

+Phân lân chứa P

-Phân đơn chứa một nguyên tố.

-Phân phức chứa 2 hay 3 và nhiều nguyên tố.

Nhóm đặc biệt

Là phân hóa học vi lượng Nhóm này chứa các

nguyên tố Bo, Mangan, kẽm, đồng cần cho cây trồng với số lượng rất nhỏ nhằm mục đích kích thích sự phát triển

Theo phương pháp sản xuất

-Phân hỗn hợp là phân hóa học có chứa vài nguyên

tố dinh dưỡng và được sản xuất bằng cách trộn lẫn cơ học những lọai phân hóa học khác nhau

-Phân phức cũng chứa vài nguyên tố dinh dưỡng

nhưng được nhận trên cơ sở phản ứng hóa học

Theo mức độ hòa tan

Theo mức độ hòa tan các phân hóa học được chia thành:

-Hòa tan trong nước là tất cả các phân nitơ, kali

Dễ được cây trồng hấp thụ.

Dễ bị nước mưa rửa khỏi đất trồng.

-Những phân hóa học tan trong axit thổ nhưỡng phần

lớn chứa photphat (chuyển rất chậm thành dạng hòa

tan nhưng cũng được giữ lại trong đất trồng lâu hơn)

Dạng hạt : ít bị hút ẩm, không bị vón vào khi bảo

quản, không bị bay theo gió khi bón xuống đất, khi gặp nước mưa thì hạt giữ trong đất lâu hơn.

III.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN

PHOTPHO (PHÂN LÂN)

Định nghĩa:

Phân lân là những hợp chất chứa nguyên tố

photpho Chất lượng hay hiệu quả của phân lân

được đánh giá bằng hàm lượng P2O5 hữu hiệu chứa trong nó mà cây có thể hấp thụ được

NGUYÊN LIỆU

Các photphat tự nhiên ( apatit, photphoric )

Apatit: là nhóm các khoáng vật photphat công thức chung là Ca5(PO4)3X ( X = Cl, F, OH‾) Tinh thể apatit thuộc hệ lục giác, có màu sắc khác nhau ( xanh, xám, vàng, lục, lam, tím) tùy theo lọai quặng

Tỷ trọng 3,18 – 3,21g/cm3

Nhiệt độ nóng chảy 1400 – 1500oC

Khó tan trong nước

Photphorit: là khoáng trầm tích được tạo thành do

quá trình trầm tích của canxiphotphat từ nước biển, có chứa photpho ở dạng florapatit và các tạp chất khác.

[xCa10(PO4)6F2 + yCa10P5CO23(F,OH)3]

Khoáng photphoric có mà nâu hoặc vàng Ít hút ẩm,

không kết dính nhưng độ phân tán kém.

Một phần nguyên liệu photphat được dùng làm phân

bón trực tiếp sau khi nghiền mịn và được gọi là bột

photphorit.

III.2 SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT (PHÂN

LÂN)

Supephotphat đơn là loại phân khóang phổ biến nhất, được sản xuất ra với lượng lớn nhất Đó là bột (hay hạt) màu xám, thành phần cơ bản là

Ca(H2PO4)2.CaSO4.2H2O Superphotphat đơn có hàm lượng P2O5 hữu hiệu khoảng 14-20%.

Cơ sở lí thuyết

Phản ứng giữa H2SO4và quặng fluorcanxi apatit

Ca5F(PO4)3 có thể chia thành 2 giai đoạn:

Đầu tiên phản ứng tiến hành trên bề mặt các hạt

quặng, , H2SO4 dư do đó tạo thành H3PO4 tự do, CaSO4 kết tinh tách ra dưới dạng khan và nằm lại trong phân lân

Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5CaSO4 + HF + Q

Giai đoạn 1 : phân hủy quặng tạo thành axit

photphoric

NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Nồng độ H2SO4 : Trong điều kiện khuấy trộn liên tục, nồng độ axit thích hợp là 62 - 69%, thấp hoặc cao hơn đều không thuận lợi

Hình 1 Sự phụ thuộc của mức độ phân hủy quặng vào nồng độ axit

sunfuric

Nhiệt độ : phản ứng duy trì khoảng 110-1200C Để đảm bảo nhiệt độ này, nhiệt độ ban đầu của dung dịch H2SO4dao động từ 60 - 70oC tuỳ thuộc thời tiết từng mùa và nồng độ H2SO4.

Độ nhỏ hạt quặng: để tăng diện tích tiếp xúc,

nghiền quặng

Ở giai đoạn 2 :

H3PO4 sinh ra tiếp tục tác dụng với quặng apatit tạo thành muối canxi photphat, là giai đoạn quyết định chất lượng của phân lân superphotphat

7H3PO4 + Ca5F(PO4)3 + 5H2O →5Ca(H2PO4)2 H2O + HF + Q

Ở giai đoạn 2, monocanxiphotphat đầu tiên tạo thành trong dung dịch, khi bão hòa thì bắt đầu kết tinh

Để tăng tốc độ của quá trình :

Làm lạnh khối supephotphat và làm bay hơi nước

Để đạt được mục đích trên có thể dùng biện pháp

phun và đảo trộn supephphotphat.

Sau khi ủ một lượng H3PO4 tự do còn thừa phải

qua gia đoạn trung hoà Axit này sẽ làm tăng khả năng hút ẩm của supephotphat

Để trung hòa axit tự do có thể dùng biện pháp trộn

supephotphat với các phụ gia rắn như bột xương, bột

đá vôi hoặc đem amôn hóa bằng khí NH3 :

CaCO3 + 2H3PO4 = Ca(H2PO4)2+ CO2 + H2O

NH3 + H3PO4 = NH4H2PO4

Supephôtphat đơn phải đảm bảo các yêu cầu chất lượng sau:

P2O5 không dưới 14-19%

Độ ẩm không quá 13-15%

H3PO4 tự do (tính theo P2O5) ≤ 5-5,5%

Hiện nay có 3 phương pháp sản xuất:

III.3 SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC VÀ

SUPEPHOTPHAT KÉP

a) SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC

Axit photphoric hiện nay được sản xuất chủ yếu bằng hai phương pháp:

(1) phương pháp chiết H3PO4 từ các photphat tự

nhiên nhờ các axit khác nhau (thông qua phản ứng

trao đổi giữa quặng photphat và axit mạnh như

H2SO4)

(2) phương pháp nhiệt phân ( đốt photpho và đồng

thời hợp nước)

NGUYÊN LIỆU

Các quặng photphat như apatit Ca5(PO3)4X, photphorit Ca3(PO4)2 hoặc than xương có chứa nhiều photphat

Photpho nguyên tố

Sản xuất axit H3PO4 theo phương pháp trao đổi (trích

ly):

Quá trình được thực hiện theo phản ứng:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 ↔ 3CaSO4 + H3PO4

Hay

Ca5(PO4)3F + 3H2SO4↔5CaSO4 + 3H3PO4 + HF

Hình 3 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit photphoric bằng phương pháp trao đổi

PHƯƠNG PHÁP NHỆT LUYỆN

Quá trình sản xuất H3PO4 bằng phương pháp nhiệt luyện gồm 3 giai đọan chính:

-Điều chế photpho bằng phản ứng nhiệt hóa học.

-Đốt photpho với oxi không khí.

-Ngưng tụ, hấp thụ tạo axit photphoric

Quá trình điều chế photpho xảy ra các phản ứng sau :

Ca3(PO4)2 + 8C = Ca3P2 + 8 CO 3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 = 4P4 + 24CaO

CaO + SiO2 = CaSiO3 2Ca3(PO4)2 + 6SiO2+ 10C = 6CaSiO3+ 10CO + P4

Hơi photpho đi ra khỏi lò, oxy hóa (cháy) để tạo thành pentaoxyt photpho, oxyt này sau khi hydrat hóa sẽ tạo thành axit photphoric

4P + 5O2 = P4O10 P2O5 + H2O = 2HPO3 HPO3 + H2O = H3PO4

Hình 4 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit

photphoric nhiệt

Điều kiện: Nồng độ H3PO4 đậm đặc, to 80-90oC Hiệu

suất phân huỷ 70%.

Qua quá trình ủ 25 ngày, apatit còn lại tiếp tục bị phân huỷ, hiệu suất chuyển hoá tăng lên 77-83%

Hình 5 Sơ đồ công nghệ sản xuất supephotphat kép theo phương pháp

IV CÁC LOẠI PHÂN NITƠ (PHÂN ĐẠM)

IV 1 PH ÂN Đ ẠM

Phân đạm là tên gọi chung của các loại phân bón vô

cơ cung cấp đạm cho cây dưới dạng NO3-,NH4+

Có 3 nhóm đạm chính :

Nhóm đạm amoni: (NH4)2SO4 ,NH4Cl, …

Nhóm đạm Nitrat: NaNO3 ,KNO3, NH4NO3, …

Nhóm đạm amit: CaCN2 , CO(NH2)2.

IV.2 SẢN XUẤT NITRAT AMÔN NH4N03

Amoni nitrat là loại phân bón có tinh thể màu trắng chứa 35% nitơ, là một trong những loại phân đạm thường dùng

Nguyên tắc sản xuất dựa vào phản ứng

NH3 + HNO3 = NH4NO3 + Q

Quá trình sản xuất gồm 4 giai đoạn:

Giai đoạn trung hoà:

• Để tăng bề mặt tiếp xúc người ta xếp trong thùng trung hoà những tấm đệm Dùng vòi phun NH3 qua lớp HNO3 tẩm trên các tấm đệm

• Nhiệt độ phản ứng: 110 - 1350C

• Axit nitric có nồng độ 45 – 50% HNO3 và amonic

Giai đoạn cô đặc

• Sau khi ra khỏi thiết bị trung hoà phải tiến hành cô đặc ở nhiệt độ 1500C, P= 9 atm để nâng cao nồng

độ chuẩn bị cho giai đoạn kết tinh

• Cuối gia đoạn này nồng độ NH4NO3 đạt 82-84%

Giai đoạn kết tinh tạo hạt

• Trước khi qua thiết bị kết tinh dung dịch NH4NO3 được chảy qua thiết bị cô đặc thứ 2 để nâng cao

nồng độ lên 98%

Sấy

• Làm giảm độ ẩm của hạt NH4NO3 xuống còn 1% Phương pháp thường dùng là thổi luồng không khí lạnh -100C ngược chiều với NH4NO3

0,9-Yêu cầu công nghệ:

• Nồng độ HNO3 45-50%; amoniac 60-80%, áp

suất 2,5- 3,8 atm

1.Thân thiết bị trung hòa 5.Van thủy lực 9 Tháp tạo hạt

2.Bình thu bên trong 6.Thiết bị trung hòa hòan tòan 10 Băng tải

3.Bộ phận phân bố axit HNO3 7 Thiết bị cô bay hơi bậc 2 11 Áp kế

4.Bộ phận phân bố NH3 8 Thiết bị phân ly 12 Thùng chứa

Hình 6 Sơ đồ sản xuất nitrat amon có sử dụng cô bay hơi

Hình 7 Sơ đồ điều chế nitrat amôn bằng phương pháp không cô bay

hơi 1.Sấy nóng amoniac; 2 Sấy nóng axit nitric; 3 Thiết bị phản ứng; 4

Thiết bị phân ly; 5 Thiết bị trao đổi nhiệt; 6 Dao cắt.

• Phân urê là lọai phân chứa nitơ

• Nguyên tắc sản xuất được dựa theo phản ứng :

CO2 + 2NH3 ↔CO(NH2)2 + H2O

Giai đoạn 1: điều chế cacbamat-amon

2NH3 + CO2 →NH2COONH4 (Carbamat) + Q

Giai đoạn 2: Khử nước amon cacbamat ở nhiệt độ cao thành

urê

NH2COONH4 →CO(NH2)2 + H2O - Q

V Sản xuất karbamit (phân urê) CO(NH2)2

Hình 8 Sơ đồ sản xuất urê

1 Bơm; 2 Máy nén; 3 Tháp tổng hợp; 4 Buồng phản ứng bên trong;

5 Cột chưng cất; 6 Thiết bị bay hơi; 7 Hộp thu dịch lỏng;

8 Tháp tạo hạt; 9 Băng tải chuyền

The end !

Cảm ơn cô và các bạn

đã lắng nghe Many Thanks