CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NH3

KHÁI QUÁT CHUNG5Sản xuất Amoniac  Nguồn gốc nhân tạo: - Các nhà máy sản xuất phân đạm - Các nhà máy chuyên sản xuất Amoniac lỏng - Hoạt động sinh hoạt của con người... KHÁI QUÁT CHU

NỘI DUNG

I KHÁI QUÁT CHUNG

II ỨNG DỤNG CỦA NH3 III NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NH3

IV SẢN XUẤT NH3

V PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO

2Sản xuất Amoniac

I KHÁI QUÁT CHUNG

Nguồn gốc hình thành Amoniac?

 Nguồn gốc tự nhiên

 Nguồn gốc nhân tạo3Sản xuất Amoniac

I KHÁI QUÁT CHUNG

 Nguồn gốc tự nhiên:

- Nước mưa, nước biển.

- Hoạt động của núi lửa.

- Khoáng chứa sôđa.

4Sản xuất Amoniac

I KHÁI QUÁT CHUNG

5Sản xuất Amoniac

 Nguồn gốc nhân tạo:

- Các nhà máy sản xuất phân đạm

- Các nhà máy chuyên sản xuất Amoniac lỏng

- Hoạt động sinh hoạt của con người

I KHÁI QUÁT CHUNG

6Sản xuất Amoniac

Thành phần các chất có trong nước biển

I KHÁI QUÁT CHUNG

800 lít NH3.

7Sản xuất Amoniac

I KHÁI QUÁT CHUNG

A Tính chất vật lý

II KHÁI QUÁT CHUNG

II ỨNG DỤNG CỦA NH3

11

Sản xuất Amoniac

II ỨNG DỤNG CỦA NH3

12

Sản xuất Amoniac

III NGUYÊN LIỆU

III NGUYÊN LIỆU

PP xianamit

PP amoniac

Phân chia không khí

Nhân N2 & H2

N2 + O2  2NO -179.2KJ

CaC2 + N2  CaCN2 + C +301,5 KJ

N2 + 3H2  2NH3 + Q

Không Khí

Ni tơOxyArkhí khác

Sản xuất Amoniac

III NGUYÊN LIỆU

Chuyển hóa mêtan

CH4 + H2O  CO + 3H2 – 206kJCH4 + ½ O2  CO + 2H2 + 35kJ

độ phản ứng sẽ tăng lên Thường tận dụng áp suất của khí tự nhiên nhằm tiết kiệm điện năng để nén khí

Quá trình chuyển hóa không xúc tác nhiệt độ cao khí metan đượ thực hiện theo phản ứng:

CH4 + ½ O2  CO + 2 H2 + 35 kJ

 Khi nhiệt độ ≈ 1250 0C Khí nhận được theo phương pháp này có chứa

mồ hóng Mồ hóng có thể rửa sạch bằng nước nóng khi áp suất cao

Sản xuất Amoniac

Chuyển hóa oxit cacbon

Khí thu được sau khi chuyển hóa metan chứa 20 – 40 % oxit cacbon

Tác dụng giữa CO và hơi nước tiến hành theo phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt:

CO + H2O CO + H2 + 36,6 kJ( 5000C )

không kèm theo sự thay đổi thể tích nên khi tăng áp suất sẽ tăng tốc độ phản ứng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất cân bằng H2

Tăng hàm lượng hơi nước trong hỗn

hợp khí thì quá trình chuyển hóa CO hoàn toàn hơn

Nhiệt độ tối ưu hạ xuống theo độ tăng mức chuyển hóa Nhưng nhiệt độ thực trong vùng xúc tác sẽ tăng lên nếu không dẫn nhiệt ra ngoài Để tránh điều mâu thuẫn này có thể chuyển hóa

2 bậc trong thiết bị tầng với sự giảm nhiệt độ nhờ hiện tượng bay hơi nước giữ các tầng

Khi tăng nhiệt độ sẽ chuyển dịch cân bằng về phía trái (không mong muốn) Tuy nhiên ở nhiệt độ thấp phản ứng xảy ra chậm ngay cả khi có mặt chất xúc tác

Phương pháp chuyển hóa xúc tác Sn –

Cr – Cu (thiếc, crom, đồng) ở nhiệt độ thấp (200 – 3000C và lượng dư CO trong khí ra khoảng 0,2 – 0,4% )

Hấp phụ các tạp chất bằng các chất hấp phụ rắn: phương pháp được dùng khi hàm lượng tạp chất nhỏ

Hydro hóa xúc tác, sau đó tách nước tạo thành Phương pháp được sử dụng khi hàm lượng CO2, CO và O2 trong khí chuyển hóa thấp

Ngưng tụ tạp chất bằng cách làm sạch sâu sắc Phương pháp này hiện nay được dùng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất acid HNO3 Tuy nhiên

phương pháp tiêu tốn nhiều năng lượng nên đang bị hạn chế dần

etymerkaptan C2H5SH Các hợp chất này có hàm lượng chung khoảng 5 – 30 mg/m3.

Trước khi làm sạch, các hợp chất chứa lưu huỳnh được hydro hóa đến sufua hydro H2S trên các chất xúc tác Co-Mo

ở t = 350 – 450 0C

Phương trình phản ứng CS2 + 4H2  2H2S + CH4RSH +H2  H2S + CH4COS + 4 H2  H2 +CH4 + H2O

 Sunfua hydro tạo thành sẽ hấp phụ

bằng bằng các chất hấp phụ rắn hay lỏng.

Sản xuất Amoniac

Làm sạch khí quyển chuyển hóa khỏi CO2

Sau khi chuyển hóa CO trong khí còn chứ độ 17 – 30 % CO2

Khí CO2 có thể làm sạch bằng các chất hấp phụ lỏng: nước, etanolamin, các dung dịch kiềm

Rửa etanolamin CO2 + 2RNH2+ H2O  (RNH3)CO3CO2+(RNH3)CO3 + H2O 

2RNH3HCO3

Rửa bẳng các dung dịch nóng bồ tạt dược tiến hành dưới áp suất 1.106 – 2.106 N ở t0 =110 – 1200C thường dùng dung dịch 25% K2CO3 được kích hoạt bẳng asen (As2O3)

 Một số chất khác cũng hấp phụ

CO2 như các hợp chất hữu cơ : metanol,propilen cacbonat, sunfotan

21 Sản xuất Amoniac

Làm sạch khí khỏi CO

Hấp phụ bẳng dung dịch amiac - đồng Rửa khí bằng nitơ hóa lỏng

Hydro hóa xúc tác (khi hàm lượng co thấp)

 Rửa bằng dung dịch amoniac –

đồng

p =(1 – 3 ).107n/m2 , t = 0 –

250c(nhiệt độ thấp hơn dễ xảy

ra hiện tượng kết tinh dung

Biện pháp ngưng tụ phân đoạn bằng cách làm lạnh sạu dùng để phân chia khí cốc hóa là một hỗn hợp có thành phần phức tạp

Biện pháp ngưng tụ phân đoạn bằng cách làm lạnh sạu dùng để phân chia khí cốc hóa là một hỗn hợp có thành phần phức tạp

Phương pháp hyro hóa

Xúc tác niken (phủ lên oxit

nhôm ) ở t= 200 – 4000c

CO + 3H2  CH4 + H2O

CO2 +4 H2  CH4 + 2H2O

Trong số này hoạt độ cao nhất là Fe, U Trong công nghiệp xúc tác Fe được sử dụng rộng rãi

nhất Nó chứa 3 chất kích hoạt là Al2O3, K2O, CaO.

IV SẢN XUẤT NH3

25

Sản xuất Amoniac

IV SẢN XUẤT NH3

26

Sản xuất Amoniac

 Động học của quá trình: Tổng hợp NH3 là quá

trình xúc tác dị thể xảy ra theo 4 giai đoạn.

1 Khuếch tán N2 và H2 từ dòng khí đến bề mặt

chất xúc tác và vào trong mao quan hạt.

2 Hấp phụ hóa học khí lên chất xúc tác.

IV SẢN XUẤT NH3

27

Sản xuất Amoniac

3 Tác dụng giữa N2 và H2 trên bề mặt chất xúc tác Lúc đó N2 thu điện tử của xúc tác, còn H2

cho xúc tác điện tử của mình để bù đắp sự tổn thất điện tử của xúc tác Kết quả là lần lượt tạo thành những hợp chất hóa học bề mặt: imit NH, amit NH2 và amoniac NH3

Giai đoạn quyết định của quá trình là hấp

phụ hóa học lên chất xúc tác Hiệu suất NH3 phụ thuộc vào nhiều thông số của chế độ công nghệ: nhiệt độ, áp suất, thời gian tiếp xúc khí với xúc tác, thành phần hỗn hợp khí,…

- Hệ thống làm việc ở áp suất thấp: 10 20 Mpa

- Hệ thống làm việc ở áp suất trung bình: 20 35 MPa

- Hệ thống làm việc ở áp suất cao: 45 100 MPa

IV SẢN XUẤT NH3

30

Sản xuất Amoniac

IV SẢN XUẤT NH3

31

Sản xuất Amoniac

Thiết bị quan trọng nhất trong quy trình công nghệ là tháp tổng hợp:

Hình 55 : Tháp tổng hợp NH3 dưới áp suất trung bình

V PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO

33

Sản xuất Amoniac