QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AMONIAC

I.Mở Đầu Amoniac là một trong những hợp chất hóa học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp hóa học vì nó có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế :  Trong ngành

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

KHOA HÓA HỌC

Đề Tài QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AMONIAC

Giảng Viên Hướng Dẫn:Ths Mai Xuân Tịnh

Bộ Môn: Hóa Kỹ Thuật

Nhóm Sinh Viên Thực Hiện

Trang 2

I MỞ ĐẦU

II GIỚI THIỆU VỀ AMONIAC

III CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC

IV CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

TÀI LiỆU THAM KHẢO

I MỞ ĐẦU

Ứng dụng của amoniac

Tính chất độc hại của NH3

Tính chất cháy

nổ của NH3

V.TÀI LiỆU THAM KHẢO

II GIỚI THIỆU VỀ

AMONIAC

I MỞ ĐẦU

Quy trình tổng hợp

Các bước trong quy trình

Mốt số công nghệ

I MỞ ĐẦU

V.TÀI LiỆU THAM KHẢO

Nội Dung Chính

Trang 3

I.Mở Đầu

 Amoniac là một trong những hợp chất hóa học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp hóa học vì nó có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế :

 Trong ngành công nghiệp sản xuất phân bón

 Trong công nghiệp thuốc nổ từ NH3 có thể sản các hợp chất như : di,tri, nitro toluen, nitroglyxerin, pentaerytol tetryl, và

amoni nitrat dùng để chế tạo thuốc nổ

 Trong ngành dệt, sử dụng NH3 để sản xuất các loại sợi tổng hợp như cuprammonium rayon và nilon

 Trong công nghiệp sản xuất nhựa tổng hợp , NH3 được dùng làm chất xúc tác và là chất điều chình pH trong quá trình

polyme hóa

Điều chế Am oniac

Trang 4

I.Mở Đầu

 Trong công nghiệp dầu mỏ, NH3 được sử dụng làm chất trung hòa các thiết bị ngưng tụ axit thiết bị trao đổi

 Trong quá trình cracking xúc tác lớp sôi,NH3 thêm vào dòng khí trước khi đưa vào thiết bị kết tủa của cottrell để thu hồi xúc tác đã sử dụng

 NH3 dùng để điều chế aluminu silicat tổng hợp làm xúc tác lớp cố

 Trong công nghiệp sản xuất thuốc trị bệnh,NH3 là một chất độn quan trọng để sản xuất các dạng

 Ngoài ra NH3 còn được sử dụng trong lĩnh vực bảo vệ môi trường để chuyển hóa NOx

Điều chế Amo niac

Trang 5

II.Giới Thiệu Về Amoniac

 Tính chất vật lý:

-Amoniac có công thức phân tử là NH3 Phân tử lượng NH3 là 17,0306g/mol

-Amoniac khan tạo “khói” trong không khí ẩm Amoniac hòa tan mạnh trong nước tạo thành dung dịch nước của NH3

-Ở áp suất khí quyển, NH3 hóa lỏng tại -33,34oC (239,81oK), có trọng lượng riêng 682 g/lit tại 4oC, hóa rắn tại -77,73oC

(195,92oK), vì vậy ở nhiệt độ thường người ta phải lưu trữ NH3 lỏng dưới áp suất cao (khoảng trên 10 atm tại 25,7oC)

-Ở điều kiện thường, NH3 khan là một chất khí không màu, nhẹ bằng nửa không khí (tỷ trọng so với không khí bằng 0,596

ở OoC), có mùi sốc đặc trưng

Trang 6

 Tính Chất Hóa Học

-Trong không khí, NH3 là chất bền, không tự bốc cháy và không duy trì sự cháy Ở nhiệt độ cao (1200oC) và có mặt của chất xúc tác thích hợp,

amoniac có thể bị phân hủy thành nitơ và hyđro

2NH3 = N2 + 3H2 t°= 1200°C (1)

-NH3 có thể phản ứng với các chất oxy hóa:

-Nó có thể cháy trong oxy với ngọn lửa màu lục vàng yếu cho sản phẩm là nitơ và nước; có thể cháy trong khí clo, nitơ bị đẩy ra và

tạo HCl, còn trong trường hợp dư NH3 thì có thể xảy ra nổ mạnh đồng thời tạo thành nitơ triclorua NCl3 Khi đó nitơ trong

phân tử NH3 chuyển hóa trị từ - 3 lên +3

-NH3 khan (độ ẩm dưới 0,2%) không phản ứng với HCl khan, tuy nhiên khi có mặt của nước (độ ẩm) sẽ xảy ra phản ứng

mạnh Trong trường hợp này, NH3 thể hiện tính bazơ điển hình

- Phản ứng tạo khói trắng rất đặc trưng khi cho hơi NH3 tiếp xúc với dung dịch HCl đậm đặc

-NH3 cháy trong oxy cho ngọn lửa màu vàng

Trang 7

-Trong khi đó bản thân NH3 khan lại là một axit rất yếu, có thể mất 1 proton H+ tạo thành anion amid NH2-.

* Ví dụ cho liti nitrua vào NH3 lỏng người ta nhận được anion amid (NH2- )

 Tính Chất Hóa Học

Trang 8

 Ứng Dụng Amoniac

*Amoniac được sử dụng cả trong công nghiệp và trong đời sống hàng ngày:

- Dung dịch nước của NH3 có nồng độ 25% hoặc thấp hơn thường được dùng trong các phòng thí nghiệm và trong đời sống

- Dung dịch NH3 được sử dụng trong nông nghiệp như: tạo môi trường chống đông hoặc được sử dụng trực tiếp làm phân bón

- Dung dịch amoniac hoặc amoniac lỏng được sử dụng trong xử lý môi trường nhằm loại các NOx hoặc SOx trong các các khí

thải khi đốt các nguyên liệu hóa

- Dung dịch amoniac hoặc amoniac lỏng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất phân bón, hóa chất và hóa dược

Một số ứng dụng của NH3

Trang 9

III.Công Nghệ Sản Xuất

 Giới Thiệu Chung

-Trước Đại chiến Thế giới lần I, NH3 được điều chế ở quy mô rất nhỏ bằng cách chưng cất các chất thải động thực vật, than đá, hoặc cho các muối amoni, nhất là amoni clorua (sal ammoniac), tác dụng với kiềm (vôi) Phản ứng xảy ra như sau:

2 NH4Cl + 2 CaO CaCl→ 2 + Ca(OH)2 + 2 NH3

-Mặc dù trong không khí rất sẵn nitơ, nhưng nhờ phản ứng cố định nitơ con người mới có thể sản xuất NH3 và các hợp chất chứa đạm khác ở quy mô công nghiệp

-Hai nhà hóa học người Đức (Fritz Haber và Carl Bosch) là những người đầu tiên phát hiện quy trình sản xuất amoniac vào năm 1909 và công trình này

đã được đăng ký phát minh vào năm 1910

Trang 10

-Các công nghệ sản xuất NH3 mang tên khác nhau được đăng ký phát minh về sau này chủ yếu vẫn dựa trên nguyên tắc cố định nitơ bằng hyđro của Haber-Bosch trên cơ sở thay đổi nguyên liệu đầu, chất xúc tác và các điều kiện phản ứng (áp suất, nhiệt độ, v.v…)

-Hiện nay trên thế giới có một số công nghệ sản xuất amoniac đang được áp dụng thương mại, trong đó có 5 công nghệ được thương mại hóa

5/ Công nghệ Brown & Root;

 Giới Thiệu Chung

Trang 11

 Các bước trong quy trình tổng hợp amoniac

Trang 12

1 Ðiều chế hỗn hợp khí nitơ - hydro

Trong trường hợp nguyên liệu là than đá Nếu coi trong than chỉ chủ yếu chứa cacbon và không tính đến các thành phần tạp chất khác thì quá

trình khí hóa được coi như gồm các phản ứng chính sau:

Kết thúc quá trình chuyển hóa, người ta thu được hỗn hợp khí N2 + H2 có lẫn khí CO2 và một ít CO, CH4

Trang 13

-Khí tổng hợp (syngas) thường được điều chế bằng các phương chuyển hóa khí thiên nhiên, khí hóa than, phân ly khí cốc

-Trong trường hợp nguyên liệu là khí thiên nhiên: Khí thiên nhiên (chủ yếu chứa metan CH4) được chuyển hóa bằng hơi nước hoặc oxi

theo các phản ứng:

CH4 + H2O = CO + 3H2 CH4 + 1/2 O2 = CO + 2H2 -Khí CO tạo thành được chuyển hóa tiếp thành hydro và CO2:

CO + H2O = CO2 + H2 (9)

*Tùy theo chất oxi hóa sử dụng mà trong công nghiệp có 3 loại công nghệ chuyển hóa:

- Chuyển hóa bằng hơi nước có xúc tác

1 Ðiều chế hỗn hợp khí nitơ - hydro

Trang 14

Trước khi tổng hợp NH3, hỗn hợp khí N2 + H2 điều chế được phải được cho qua hệ thống làm sạch khí để loại các tạp chất (H2S, CO2,

CO ) có hại đến hệ xúc tác Người ta tách khí CO2 và H2S bằng cách rửa bằng nước ở áp suất cao Ngày nay, người ta sử dụng rộng rãi dung dịch etanolamin trong nước, chủ yếu là mono etanolamin CH2-CH(OH)NH2 để tách loại các khí trên

3.Nén khí

Dùng các máy nén công suất lớn để tạo đủ áp suất cần thiết cho hỗn hợp khí trong hệ thống tổng hợp amoniac

2 Làm sạch khí

Trang 15

Dựa vào áp suất sử dụng, người ta chia làm 3 loại hệ thống tổng hợp amoniac:

- Hệ thống làm việc ở áp suất thấp 100 - 160 atm

- Hệ thống làm việc ở áp suất trung bình 250 - 360 atm

- Hệ thống làm việc ở áp suất cao 450 - 1000 atm

Tháp tổng hợp amoniac sử dụng hệ thống áp suất trung bình là thông dụng nhất

Dưới đây sẽ trình bày sơ lược 2 công nghệ sản xuất amoniac điển hình nhất:

4.Tổng hợp amoniac

Trang 16

b.Trao đổi nhiệt giữa lớp xúc tác thứ nhất

c.Cửa điều chỉnh nhiệt độ

Trang 17

Công nghệ Haldor Topsoe A/S

 Là công nghệ sản xuất amoniac có mức tiêu hao năng lượng thấp

 Đi từ các loại nguyên liệu hyđrocacbon khác nhau, từ khí thiên nhiên đến naphta nặng và cả than đá

 Từ năm 1988, đã có 52% sản lượng amoniac của các nhà máy amoniac mới xây dựng trên thế giới được sản xuất theo công nghệ Haldor Topsoe A/S

Trang 18

Sơ đồ quy trình công nghệ

Trang 19

Công nghệ Linde:

Trang 20

 Tính chất độc hại của NH3

-NH3 hòa tan trong nước khi ở nồng độ cao sẽ gây độc cho các sinh vật thủy sinh

-Dung dịch amoniac loãng trong nước có khả năng bốc hơi làm kích thích niêm mạc

Khi cùng có mặt các sản phẩm chứa clo (thuốc tẩy), hơi amoniac có khả năng tạo ra cloramin độc hại có khả năng gây ung

thư

-NH3 khan được xếp vào loại hóa chất “độc”, đó là chưa kể tới những nguy hiểm và sự cố do áp suất cao gây ra, đồng

thời chất này cũng là chất có khả năng gây ô nhiễm mạnh môi trường

V.Các vấn đề lưu ý

-Độc tính của NH3 tùy thuộc vào nồng độ của chất này

-Thông thường, người ta ít khi đặt ra vấn đề về “độ độc” của amoniac đối với động vật và người do trong cơ thể của người và động vật có tồn tại một cơ chế, nhờ đó ngăn cản hiện tượng tích tụ NH3 trong máu

-Cá và các loài lưỡng cư không có cơ chế này nhưng có thể thải NH3 dư thừa bằng cách bài tiết trực tiếp

Trang 21

 Tính chất cháy nổ của NH3

Hơi amoniac

-Bản thân amoniac không phải là chất dễ bắt lửa và không duy trì sự cháy Nhiệt độ bốc cháy của NH3 khá cao: 651o C (1204oF)

khi có mặt của xúc tác sắt, và 850 o C (1562oF) khi không có chất xúc tác

-Hơi amoniac có thể tạo hốn hợp nổ với không khí khi nồng độ amoniac trong hỗn hợp là 16-28%

Khi cho amoniac tiếp xúc với thủy ngân, các halogen, bạc oxit, hypoclorit có thể tạo ra các hợp chất nổ

Dung dịch amoniac

-Dùng các dung dịch NH3 trong nước an toàn hơn dùng amoniac lỏng do không cháy, không gây nổ Việc lưu trữ, chuyên chở các

dung dịch này cũng đơn giản hơn so với NH3 lỏng Tuy nhiên khi chuyên chở vẫn phải tuân theo quy định đối với hóa chất bay

hơi và ăn mòn Khi lưu trữ và chuyên chở dung dịch amoniac có thể nạp tối đa đến 95% dung tích bình chứa

V.Các vấn đề lưu ý

Trang 22

Tài liệu tham khảo

 PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền- giáo trình chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành

 Lê Thị Tuyết- Công nghệ sản xuất các hợp chất Nito

 Cơ sở lí thuyết và tổng hợp NH3

 Ngô Bình-hướng dẫn thiết kế đồ án tốt nghiệp phần xây dựng

 Ngô Bình-cơ sở xây dựng nhà công nghiệp

 Ullmann’s Encyclopedia or industrialchemistry

 Hand book of petrochamicals and processes

 Applies catalysis A: general 201p71-80

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	2,54 MB