Công nghệ sản xuất ure

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URELượng dư NH3 giúp cho quá trình tạo ure được thuận lợi vì nó làm giảm tác hại của nước sinh ra theo phản ứng NH3 + H2O NH4OH - trong nhà máy tỷ lệ nà

Trang 1

Sản xuất Urê

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 4

Trần Công Minh 20152499 Hứa Duy Khánh 20151969 Nguyễn Thị Nga 20143126

Trang 2

Giới thiệu chung về Urê

Các yếu tố ảnh hưởng

Sản xuất Urê Nội dung

Trang 3

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ

Urê là một hợp chất hữu cơ của cacbon, nitơ, oxy và hiđro, với công thức CON2H4 hay ()2CO

Trong một số động vật, các phân tử urê

được tạo ra từ cacbon điôxít, nước,

muối aspartat và amôniắc trong quá trình

trao đổi chất được biết đến như là chu trình

urê- một chu trình đồng hóa

Trang 4

Danh pháp IUPAC Diaminomethanone

Công thức phân tử

CO(NH2)2

Trang 5

Phản ứng này là cơ sở để sử dụng ure làm phân bón.

Trang 6

Phản ứng của ure với các loại rượu sinh ra các este acidcacbamic

Trang 7

o Trong công nghiệp

Trang 8

Ứng dụng

Thay NaCl để loại bỏ

băng trên đường Tăng hương vị cho thuốc lá

Trang 9

Ứng dụng

o Trong y học

Thuốc da liễu Gạc lạnh Chẩn đoán sinh lý

Trang 10

Các công ty sản xuất Urê

Công ty cổ phần phân đạm và hóa chất Hà bắc

Trang 11

2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE

2NH3 + CO2  NH2COONH4 + 32560 kcal/kmol cacbamat

NH3-COO-NH4  NH2-CO-NH2 + H2O – 4200 kcal/kmol ure

Tổng hợp ure từ khí CO2 và NH3 lỏng được tiến hành qua

2 giai đoạn:

+ Tác dụng của NH3 và CO2 tạo thành amonicacbamat

+ nhiệt phân amonicacbamat để tạo thành sản phẩm ure

(T=188-190oC, P=152-157 bar)

phản ứng thứ nhất xảy ra nhanh chóng và hoàn toàn, phản ứng thứ hai

xảy ra chậm và quyết định vận tốc phản ứng

Trang 12

Lượng dư NH3 giúp cho quá trình tạo ure

được thuận lợi vì nó làm giảm tác hại của

nước sinh ra theo phản ứng

NH3 + H2O NH4OH

- trong nhà máy tỷ lệ này là từ 2,5 -5

vì ở tỷ lệ này hiệu suất thu được là lớn nhất

Hàm lượng CO2 lớn có thể gây ăn mòn

thiết bị

Trang 13

3.2 Ảnh hưởng của lượng nước NH3/ H2O

Việc lựa chọn tỷ lệ nước cần tối ưu vì:

- Nếu sử dụng lượng nước dư sẽ làm cản trở sự tạo thành ure từ amonicacbamat.

- nếu hàm lượng nước quá thấp sẽ dẫn đến sự vón cục amonicacbamat gây tắc đường ống

Trong công nghiệp lựa chọn tỷ lệ NH3/ H2O là 0,4-1

Trang 14

3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất

- Nhiệt độ và áp suất phải đảm bảo để duy trì cacbamat ở trạng thái chảy lỏng + Amonicacbamat ở áp suất 140-250 atm Nếu thấp hơn áp suất cân bằng làm cho NH3 thoát ra làm giảm hiệu suất chuyển hóa

+nhiệt độ tổng hợp ure từ 180-200 0C khi thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn thì tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn, động lực của quá trình giảm

Để đảm bảo cho quá trình tổng họp thì phải luôn giữ nhiệt độ của khối phản ứng cao hơn nhiêt độ của amonicacbamat

Trang 15

Trang 16

3.4 Ảnh hưởng của thời gian lưu.

- Phản ứng chuyển hóa ure xảy ra chậm và tiến hành ở 20 phút để đạt trạng thái cân bằng Tháp tổng hợp ure được thiết kế với thời gian lưu từ 30p – 1h ,phụ thuộc vào các

Trang 17

Tổng hợp kiến thức cần nhớ

a, cơ sở lý thuyết.

Cơ sở lý thuyết

Phản ứng giữa CO2 và

NH3 lỏng

Phản ứng nhiệt

phân amonicacbamat

Quá trình xả ra ở 188-190 0 C và 152-158 atm

Phản ứng quyết định hiệu suật tổng hợp ure

Trang 18

b, các yếu tố ảnh hưởng

Trang 19

3.CHU TRÌNH SẢN XUẤT URE

CÔNG NGHỆ

ĐẠM PHÚ MỸ

CÔNG NGHỆ TRÊN THẾ GIỚI

Trang 20

3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ

Trang 21

Trang 22

3.1.1 Công đoạn nén CO2

CO2 bão hòa hơi nước độ tinh khiết 98,5% thể tích, 450C,0.18 bar lấy từ phân

xưởng đưa vào bình 20- V- 2017 tách lượng lỏng cuốn theo về hệ thống thải

lỏng ,CO2 đưa tới cửa hút cấp 1 của máy nén

Máy nén ly tâm có 4 cấp trung gian, 2 vùng nén thấp áp và 2 cao áp Mỗi cấp

trang bị thiết bị làm mát và thiết bị tách với mục đích là để làm nguội và tách lỏng

trong dòng khí Nhiệt độ tại cửa hút của cấp nén thứ 4 được khống chế để tránh

hiện tượng hóa rắn của CO2 Phần nước ngưng trong các bình tách trung gian được

đưa về hệ thống thải lỏng Dòng khí CO2 vào đến cửa hút của máy nén có áp suất

khoảng 0.12 bar, nén 4.6 bar-cấp nén đầu tiên,18.9 bar-cấp nén thứ hai,69.9

Trang 23

barg-3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ

3.1.2 Tổng hợp ure và thu hồi NH3-CO2 cao áp

2NH3 + CO2  NH2COONH4 + 32560 kcal/kmol cacbamat

NH3-COO-NH4  NH2-CO-NH2 + H2O – 4200 kcal/kmol ure

(T=188-190oC, P=152-157 barg)

phản ứng thứ nhất xảy ra nhanh chóng và hoàn toàn, phản ứng thứ hai xảy

ra chậm và quyết định vận tốc phản ứng

Trang 24

Sau khi tổng hợp ure, quá trình phân hủy xảy ra để thu hồi cabanmat

NH3-COO-NH4  2NH3 + CO2 (-nhiệt)

Phản ứng xảy ra khi giảm áp hoặc tăng nhiệt

Trang 25

Ammonia lỏng nạp liệu vào xưởng urê, từ xưởng ammonia tương ứng, được

lọc qua các thiết bị lọc ammonia FL-1002A/B, sau đó đi vào tháp thu hồi

ammonia T-1005 và vào bồn chứa ammonia V-1005 ( 1 ) Sau đó ammonia

được bơm lên áp suất 22 barg bằng bơm tăng cường ammonia P-1005A/B

Chia làm 2 phần:

• Một phần đưa tới tháp hấp thụ trung áp T-1001

• Mộtphần còn lại đi vào cụm tổng hợp cao áp

Trang 26

Ammonia vào cụm tổng hợp bằng bơm ammonia cao

áp P-1001A/B lên 220 barg Trước đó gia nhiệt trong

thiết bị gia nhiệt sơ bộ ammonia E-1007, làm lưu chất

đẩy trong bơm phun carbamate J-1001, tại đây

carbamate từ bình tách carbamate V-1001(3) được đẩy

lên cụm tổng hợp

Hỗn hợp lỏng đi vào đáy tháp tổng hợp urê, phản

ứng với dòng CO2 nạp liệu 157 barg

Trang 27

Các sản phẩm phản ứng ra khỏi tháp tổng hợp chảy vào phần trên của thiết bị

stripper E-1001, 147 barg (phân hủy kiểu màng trong ống thẳng đứng) Màng lỏng

được gia nhiệt và sự phân hủy carbamate và bay hơi bề mặt xảy ra Hàm lượng

CO2 trong dung dịch giảm do stripping NH3 khi NH3 sôi Hơi tạo thành (NH3 và

CO2) bay lên đỉnh ống Nhiệt phân hủy carbamate được cung cấp nhờ sự ngưng tụ

hơi bão hòa 21.8 barg

Trang 28

3.1.2 Tổng hợp ure và thu hồi NH3-CO2

cao áp

Hỗn hợp khí từ đỉnh thiết bị stripper, và dung

dịch thu hồi từ đáy tháp hấp thụ trung áp

T-1001(2) (NH3,CO2,H2O), đi vào các thiết bị

ngưng tụ carbamate E-1005A/B, được ngưng tụ

và được tuần hoàn về tháp tổng hợp R-1001

thông qua bơm phun carbamate J-1001

Trang 29

3.1.2 Phân hủy cacbanmate và thu hồi NH3-CO2 trung & thấp áp

Làm sạch urê và thu hồi khí xảy ra trong 2 giai đoạn ở áp suất giảm như sau:

 Giai đoạn 1 ở áp suất 19.5 bar

 Giai đoạn 2 ở áp suất 4 bar

Trang 30

Giai đoạn làm sạch và thu hồi thứ nhất ở áp suất 19.5 barg

• Dung dịch từ đáy thiết bị stripper (ure 43,52%), áp suất 19.5 barg và đi vào phần

trên thiết bị phân hủy trung áp, gồm 3 phần:

• Bình tách đỉnh V-1002: ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi vào bó ống

• Thiết bị phân hủy kiểu màng trong ống E-1002A/B: ở đây cacbanmate được

phân hủy và nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ hơi 4.9 barg (vỏ trên) và nước

ngưng hơi 22 barg (phần dưới E-1002B, lấy từ stripper V-1009)

• Bình chứa dung dịch urê Z-1002: chứa dung dịch urê đã làm sạch giai đoạn 1

60-63%

Trang 31

Khí giàu NH3 và CO2 ra khỏi bình tách đỉnh V-1002 được đưa vào phía vỏ của

thiết bị cô đặc chân không sơ bộ E-1004, ở đó khí được hấp thụ riêng phần trong

dung dịch cácbônát đến từ cụm thu hồi 4 barg

Từ phía vỏ của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ E-1004, hỗn hợp được đưa vào

thiết bị ngưng tụ trung áp E-1006, tại đây CO2 được hấp thụ gần như hoàn toàn

Từ E-1006, hỗn hợp chảy vào tháp hấp thụ trung áp T-1001(2), ở đây pha khí

(NH3 và khí trơ) tách ra sẽ đi vào bộ phận tinh chế

Dòng hồi lưu ammonia sạch lấy từ V-1005 vào đĩa nạp liệu, để cân bằng năng

lượng vào cột, và để tách CO2 và H2O có trong dòng khí NH3 và khí trơ bay lên

Trang 32

Dòng khí ra khỏi đỉnh bộ phận tinh chế, được ngưng tụ riêng phần trong thiết bị

ngưng tụ ammonia E-1009 Đưa vào bồn chứa ammonia V-1005

Dòng không ngưng bão hòa ammonia rời V-1005, được ngưng tụ trong tháp thu

hồi ammonia T-1005 nhờ dòng ammonia lỏng từ xưởng chứa (1)

Dòng khí còn lại tiếp tục đến tháp hấp thụ ammonia trung áp E-1011, được dòng

dung dịch ammonia loãng ngược chiều hấp thụ Nhiệt sinh ra cản trở sự hấp thụ,

nên có nước làm mát ở phía vỏ thiết bị

Tháp rửa khí trơ trung áp T-1003, được nối vào phần trên của E-1011, khí trơ

được rửa lần cuối bằng nước sạch, rồi ra bằng ống khói

Trang 33

3.1.2 Phân hủy cacbanmate và thu hồi

NH3-CO2 trung & thấp áp

Từ đáy của E-1011, dung dịch NH3

-H2O được tuần hoàn lại tháp hấp thụ

trung áp T-1001

Dòng ở đáy T-1001 được tuần hoàn

bằng bơm về cụm thu hồi tổng hợp sau

khi gia nhiệt sơ bộ ở phía ống của thiết

bị gia nhiệt E-1013

Trang 34

Dung dịch với hàm lượng CO2 rất thấp từ đáy thiết bị phân hủy trung áp giãn

nỡ đến 4 bar,đi vào phần trên của thiết bị phân hủy thấp áp Gồm 3 phần:

 Bình tách đỉnh V-1003: ở đây khí nhẹ được tách ra trước khi vào bó ống

 Thiết bị phân hủy kiểu màng ống E-1003: cacbanmate được phân hủy và nhiệt được cung cấp nhờ ngưng tụ hơi thấp áp bão hòa 4.9 barg;

 Bình chứa dung dịch urê Z-1003: dd urê làm sạch giai đoạn 2 69-71%

Trang 35

3.1.2 Phân hủy cacbanmate và thu hồi NH3

-CO2 trung & thấp áp

Khí ra khỏi V-1003 trộn với hơi từ bộ phận

tinh chế của tháp chưng T-1002, và đưa vào vỏ

của thiết bị gia nhiệt sơ bộ ammonia cao áp

E-1007, ở đây chúng được ngưng tụ riêng phần

(nhiệt cấp cho ammonia đi vào cụm tổng hợp)

Dòng tiếp tục đưa vào thiết bị ngưng tụ thấp

áp E-1008, ở đây hơi NH3 và CO2 còn lại được

ngưng tụ hoàn toàn (nước lạnh)

Trang 36

Dung dịch cácbônát ra khỏi E-1008 được thu hồi vào bồn chứa dung dịch cácbônát V-1006 Từ đây dung dịch cácbônát được tuần hoàn về đáy tháp hấp thụ trung áp T-1001 và sau đó qua thiết bị ngưng tụ trung áp E-1006.

Bồn V-1006 được trang bị một tháp rửa khí trơ thấp áp T-1004 để giúp điều khiển áp suất của giai đoạn thu hồi thứ hai T-1004 được nối với phần trên của E-1012, nơi mà nước làm mát được cung cấp để lấy nhiệt hấp thụ

Trang 37

2.2.4 Cô đặc

Dung dịch urê ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp được

giãn nỡ tới áp suất 0.33 bar và đi vào phần trên của thiết bị cô

đặc chân không sơ bộ Bao gồm:

Bình tách đỉnh: khí nhẹ được tách ra

Thiết bị cô đặc kiểu màng, lượng cácbônát còn

lại được phân hủy và nước được bốc hơi

Bình chứa lỏng ở đáy, ở đây tập trung dung dịch urê

Trang 38

DD Ure 85% Thiết bị cô đặc chân không thứ nhất

nhất

Ure 99.75%

Bình phân tách lỏng – khí thứ hai

Hỗn hợpLỏng - khí

Tác nhân: Hơi nước bão hoà 3.4 bar

Trang 39

2.2.4 Tạo hạt Ure

Ammonia tự do (vài ppm) có trong urê nóng chảy từ

có thể được thải ra khí quyển do lôi cuốn theo dòng

khí làm lạnh thổi qua tháp tạo hạt.

Trang 40

2.2.4 Tạo hạt Ure

Dung dịch acid sulphuric 98% , được phun vào dòng urê

nóng chảy, bằng bơm Bằng cách này H2SO4 phản ứng với

NH3 tạo thành amôni sulphat, muối này sẽ trộn lẫn và đóng

rắn cùng với sản phẩm urê

Urê hạt được tập trung ở giữa đáy tháp tạo hạt bằng cào

quay hình nón và thông qua một phễu hình nón, rơi vào

băng tải của tháp tạo hạt

Sàng phía dưới sẽ loại bỏ urê vón cục, urê này được xả trực

Trang 41

2.2.5 Xử lý nước thải

Cụm này cung cấp những điều kiện để xử lý nước nhiễm NH3-CO2 và urê

từ các hệ thống chân không, để thu được nước ngưng quá trình hầu như

không chứa NH3-CO2-urê

Cột tháp chưng được chia thành 2 phần ngăn cách với nhau bằng 1 đĩa

ngăn đạt giữa đĩa ngăn thứ 35 và 36

Trang 42

Nước chứa NH3 và CO2

được đưa vào phần trên của

tháp chưng

Nước ngưng từ đĩa ngăn được đưa sang

thiết bị thuỷ phân

Sau quá trình thuỷ phân nước ngưng sẽ được đưa sang phần dưới của đĩa ngăn và

thực hiên quá trình stripping

Trang 43

Hơi từ thiết bị thủy phân cũng như hơi từ tháp chưng T-1002 được trộn

với khí đỉnh của thiết bị phân hủy thấp áp, đi vào E-1007 để thu hồi nhiệt

Nước ngưng quá trình đã làm sạch rời đáy cột ở 157oC : sau khi được làm

lạnh tới 45oC nhờ:

Gia nhiệt sơ bộ cácbônát cao áp trong E-1013;

Gia nhiệt sơ bộ dòng nạp liệu tháp chưng cất trong E-1016;

Làm lạnh lần cuối bằng nước sông trong E-1024, thiết bị làm lạnh nước

ngưng sau làm sạch

Trang 44

2.2.6 Các hệ thông phụ trợ

Bồn chứa dung dịch urê: được dùng để thu gom cả dung dịch urê 70-75% trong

trường hợp cụm cô đặc gặp sự cố và urê nóng chảy trong trường hợp tháp tạo

hạt gặp sự cố Bồn này cũng được dùng để thu hồi dung dịch urê từ bồn chứa urê

kín sau khi được lọc qua thiết bị lọc

Bơm thu hồi dung dịch urê : Bơm này lấy urê từ và tuần hoàn về thiết bị cô đặc

chân không thứ nhất

Bồn chứa urê kín: Bồn chôn được dùng để thu gom dung dịch urê xả và để hòa

Trang 45

Công nghệ sản xuất

3.2.1 Công nghệ không thu hồi

3.2 CHU TRÌNH SX URE TRÊN THẾ GIỚI

Trang 46

3.2.1 Công nghệ không thu hồi

Trang 47

3.2.1 Công nghệ thu hồi hoàn toàn

Ngày nay thường áp dụng công nghệ này Độ chuyển hoá đạt khoảng 99%,

không có sản phẩm phụ chứa nito tạo thành và việc sản xuất ure chỉ phụ thuộc vào việc cung cấp CO2 và NH3 từ xưởng NH3.

Nhược điểm: Chi phí đầu tư và vận hành cao.

Trang 48

3.2.1 Công nghệ thu hồi một phần

Trang 49

Công nghệ sản xuất 3.2 CHU TRÌNH SX URE TRÊN THẾ GIỚI

Trang 50

Công nghệ sản xuất 3.2 CHU TRÌNH SX URE TRÊN THẾ GIỚI

Phát triển cuối những năm 1960.

Chu trình tổng hợp vận hành ở 15 MPA, tỉ lệ toàn phần NH3/CO2 là 3.8/1.

Chuyển hoá Cacbamat thành Ure đạt 65-75%

Sản phẩm ra khỏi tháp tổng hợp được cho vào tháp stripper cao áp để phân huỷ cacbamat chưa chuyển hoá theo áp suất của tháp tổng hợp.

Khí từ stripper cao áp đi từ trên xuống, được ngưng tụ, tuần hoàn cho tháp tổng hợp Hơi thấp áp được sản cuất trong thiết bị ngưng tụ cao áp Amoniac dự trong dd Ure sản phẩm của tháp stripper cao áp tương đối

Trang 51

Không khí được đưa vào tháp tổng hợp và thải từ thiết bị nhưng tụ cao áp tới tháp hấp thụ trung áp để thu hồi Nh3 và CO2 dư.

Amoniac dự chưa ngưng tụ của tháp hấp thụ trung áp được trộn với dòng Nh3 lỏng mới chế và đứa đến tháp tổng hợp thông qua vòi phun

cacbamat bằng bơm Amoniac lỏng cao áp

Dịch sản phẩm ure được cô đặc trong điều kiện chân không cao để dạt sản phẩm uể nong chảy khoảng 99.7% trọng lượng và tiếp tục được đưa đến tháp tạo hạt.

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	3,73 MB