Tài liệu Nghiên cứu nâng cao chất lượng hạt urê để thích ứng được với điều kiện thực tế trong các khâu vận chuyển, lưu kho và phân phối hiện nay tại Nhà máy đạm Phú Mỹ pdf

Lời mở đầu
ĐỀ TÀI
Nghiên cứu nâng cao chất lượng hạt urê để thích
ứng được với điều kiện thực tế trong các khâu
vận chuyển, lưu kho và phân phối hiện nay tại
Nhà máy đạm Phú Mỹ


Giảng viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Anh Dũng
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
1
Lời mở đầu
LỜI MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1 2
1.1 Sơ lược về urê [14] 3
1.2 Công nghệ sản xuất urê trên thế giới 17
1.3 Nhà máy đạm Phú Mỹ [15] 25
CHƯƠNG 2 29
2.1 Công nghệ tổng hợp và tạo hạt urê tại Nhà máy [11, 16] 30
2.2 Mô tả dòng công nghệ 41
CHƯƠNG 3 49
3.1 Vận chuyển [16] 50
3.2 Lưu kho bảo quản (Urê hạt rời chưa đóng bao) 53
CHƯƠNG 4 57
4.1 Yêu cầu chất lượng của hạt urê 58
4.2 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng hạt urê tại Nhà máy đạm Phú Mỹ 64
CHƯƠNG 5 67
5.1 Trong quá trình sản xuất 68
5.2 Trong quá trình lưu kho và phân phối 81
CHƯƠNG 6 81

6.1 Nhận định vấn đề cần khắc phục 82
6.2 Phân tích: 84
6.3 Kiến nghị nâng cao chất lượng hạt urê tại Nhà máy đạm Phú Mỹ: 86
CHƯƠNG 7 98
7.1 Kết luận 98
7.2 Kiến nghị 99
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
2
Lời mở đầu
LỜI MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài:
Phân đạm là tên gọi chung của các loại phân bón vô cơ cung cấp đạm cho
cây. Đạm là chất dinh dưỡng rất cần thiết và rất quan trọng đối với cây. Đạm là
nguyên tố tham gia vào thành phần chính của clorophin, prôtit, các axit amin, các
enzym và nhiều loại vitamin trong cây. Bón đạm thúc đẩy quá trình tăng trưởng của
cây, làm cho cây ra nhiều nhánh, phân cành, ra lá nhiều; lá cây có kích thước to,
màu xanh; lá quang hợp mạnh, do đó làm tăng năng suất cây. Phân đạm cần cho cây
trong suốt quá trình sinh trưởng, đặc biệt là giai đoạn cây sinh trưởng mạnh.
Có rất nhiều loại phân bón cung cấp đạm (Nitơ) cho cây, trong đó phân urê
có 44 – 48% Nitơ nguyên chất. Loại phân này chiếm 59% tổng số các loại phân
đạm được sản xuất ở các nước trên thế giới. Urê là loại phân có tỷ lệ Nitơ cao nhất.
Phân urê có khả năng thích nghi rộng và có khả năng phát huy tác dụng trên nhiều
loại đất khác nhau và đối với các loại cây trồng khác nhau. Phân urê được dùng để
bón thúc và thích hợp trên đất chua phèn.
Nước ta là một nước nông nghiệp nên nhu cầu sử dụng phân bón, đặc biệt là
phân đạm nói chung hay phân urê nói riêng là rất lớn. Hiện nay, Nhà máy đạm Phú
Mỹ đang cung cấp cho thị trường trong nước khoảng 40% nhu cầu phân đạm urê, có
vai trò quan trọng trong việc bình ổn giá cả phân bón trong nước.
Lượng phân urê được sử dụng sẽ ngày càng tăng vì đứng trước tình hình diện
tích canh tác ở nhiều nơi ngày càng bị thu hẹp, người nông dân phải tăng lượng

phân bón trên mỗi hecta nhằm mục đích duy trì hoặc tăng sản lượng thu hoạch. Bên
cạnh đó, nhu cầu tăng cao chất lượng phân urê cũng là vấn đề cần được quan tâm
đặc biệt nhằm tăng sản lượng nông nghiệp. Đứng trước nhu cầu thiết thực đó, chúng
tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu nâng cao chất lượng hạt urê để thích ứng được với
điều kiện thực tế trong các khâu vận chuyển, lưu kho và phân phối hiện nay tại Nhà
máy đạm Phú Mỹ”, nhằm tìm giải pháp nâng cao hơn nửa chất lượng hạt urê.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
3
Lời mở đầu
Mục tiêu của đề tài:
Mục tiêu của đề tài là đề xuất một số kiến nghị nhằm nâng cao chất lượng
hạt urê được sản xuất tại Nhà máy đạm Phú Mỹ (sản xuất theo công nghệ prilling
của nhà bản quyền Snamprogetti) để thích ứng với các điều kiện thực tế trong các
khâu vận chuyển, lưu kho và phân phối.
Phương pháp thực hiện đề tài:
Tìm hiểu các yếu tố quyết định chất lượng hạt urê bên cạnh các chỉ tiêu cần
đạt về độ đạm, nồng độ biuret, độ ẩm, cỡ hạt.
Khảo sát nêu ra các yếu tố có thể ảnh hưởng đến chất lượng hạt urê trên
phương pháp sản xuất theo công nghệ Snamprogetty và Prilling (tạo hạt) tại Nhà
máy đạm Phú Mỹ.
Đề xuất các kiến nghị khắc phục các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hạt,
phù hợp với công nghệ và trang thiết bị tại Nhà máy, nhằm nâng cao chất lượng hạt
urê qua các khâu vận chuyển, lưu kho và phân phối hiện nay tại Nhà máy đạm Phú
Mỹ.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
4
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ URÊ, CÔNG
NGHỆ TỔNG HỢP URÊ VÀ NHÀ

MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
2
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
1.1 Sơ lược về urê [14]
1.1.1 Khái niệm:
Urê là một hợp chất hữu cơ của cacbon, nitơ, oxy và hydro, với công thức
phân tử CON
2
H
4
hay (NH
2
)
2
CO, và công thức cấu tạo:

Hình 3D của urê
Tên quốc tế : Diaminomethanal.
Tên khác: carbamide, carbonyl diamide.
Urê còn được biết đến như là cacbamua.
Urê được Hilaire Rouelle phát hiện năm 1773. Nó là hợp chất hữu cơ được
tổng hợp nhân tạo đầu tiên từ các chất vô cơ vào năm 1828 bởi Frieldrich Woehler,
bằng cách cho xyanat kali phản ứng với sulfat amoniac.
1.1.2 Tính chất của Urê :
1.1.2.1 Tính chất vật lý:
• Dạng tinh thể và hình dạng bề ngoài: dạng kim, lăng trụ,
tứ giác
• Urê ở dạng tinh thể không màu, nhiệt độ nóng chảy
132,4

0
C, dễ hòa tan trong nước, dễ bị nhiệt phân tạo nhiều sản phẩm khác nhau
• Nhẹ, dễ chảy nước hơn tất cả những loại phân đạm khác
• Khi đốt có mùi khai, nhưng khi cho vào kiềm thì không
có mùi khai
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
3
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
• Phân tử lượng : 60,07g/mol
• Khối lượng riêng : 750kg/m3
• Độ tan :
Bảng 1.1 Độ tan trong nước của urê theo nhiệt độ
Nhiệt độ (
0
C) Độ tan (g/100 ml)
20 108
40 167
60 251
80 400
100 733
• Nhiệt độ phân hủy : 132,7 °C (406
o
K)
• pKa : 0,18
• pKb : 13,82
• Tính hút ẩm : 81% (20°C)
73% (30°C)
• Hiệu ứng nhiệt trong nước : 57,8 cal/g (thu nhiệt)
• Tỷ lệ đạm rất cao 45-48 % đạm nguyên chất
• Urê là chất dễ hút ẩm từ môi trường xung quanh tại một nhiệt độ nhất định, ứng

với áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường lớn hơn áp suất hơi nước
trên bề mặt urê
• Urê sẽ hút ẩm khi độ ẩm môi trường xung quanh lớn hơn 70%, nhiệt độ 10 – 40
0
C
Bảng 1.2 Hàm ẩm không khí theo nhiệt độ
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
4
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
Nhiệt độ
(
0
C)
Hàm ẩm không khí
(g/Kg KKK)
10 71,8
15 79
20 80
25 75,8
30 72,5
40 68
50 62,5
(Công nghệ sản xuất phân bón urê, phòng Kỹ thuật - Công nghệ sản xuất, Nhà máy
đạm Phú Mỹ)
Theo số liệu bảng trên thì urê thường bị hút ẩm do hàm ẩm trong không khí
cao, đặc biệt vào ngày hè, ẩm thấp. Để hạn chế việc hút ẩm, urê thường được đóng
trong các bao PP, PE hoặc trong bao giấy nhiều lớp.
1.1.2.2 Tính chất hoá học : [12]
• Giống như những loại phân đạm khác, phân urê acid
hóa đất :

(NH
2
)
2
CO + 4O
2
= 2HNO
3
+ CO
2
+ H
2
O
• Phân urê dễ bị phân hủy :
+ Trong không khí ẩm:
2NO + (NH
2
)
2
CO + ½O
2
= 2N
2
+ H
2
O + CO
2
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
5
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ

+ Trong môi trường đất ẩm :
urease
(NH
2
)
2
CO + 3H
2
O > CO
2
+ 2NH
4
OH
+ Phân hủy bởi nhiệt:
Ở 80
0
C :
(NH
2
)
2
CO → NH
3
+ HNCO
HNCO tương tác lại với urê:
HNCO + (NH
2
)
2
CO → NH

2
CONHCONH
2
biuret
NH
2
CONHCONH
2
→ NH
3
+HNCO
Biuret có khả năng đốt cháy lá.
Ở nhiệt độ <130
0
C :
(NH
2
)
2
CO + H
2
O → NH
2
COONH
4
cacbamat amôn
NH
2
COONH
4

+ H
2
O → (NH
4
)
2
CO
3
cacbonat amôn
(NH
4
)
2
CO
3
→ NH
3
+ CO
2
+ H
2
O
Ở nhiệt độ > 130
0
C:
(NH
2
)
2
CO + H

2
O → 2NH
3
+ CO
2
1.1.3 Ứng dụng của urê: [11]
1.1.3.1 Trong công nông nghiệp
• Làm phân bón, kích thích sinh trưởng, giúp cây phát triển mạnh, thích hợp với
ruộng nước, rau xanh, lúa,… Urê cứng có chứa 0,8 – 2,0% biuret ban đầu được
bón cho đất dưới dạng nitơ. Các loại dịch urê loãng hàm lượng biuret thấp (tối
đa khoảng 0,3% biuret) được bón cho cây trồng dưới dạng phân bón lá.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
6
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
• Trộn lẫn với các chất phụ gia khác urê sẽ được dùng trong nhiều loại phân bón
rắn có các dạng công thức khác nhau như photphat amôn urê (UAP); sunphat
amôn urê (UAS) và urê photphat (urê + axit photphoric), các dung dịch urê nồng
độ thuộc nitrat amôn urê (UAN) (80 – 85%) có hàm lượng nitơ cao nhưng điểm
kết tinh lại thấp phù hợp cho việc vận chuyển lưu thông phân phối bằng hệ
thống ống dẫn hay phun bón trực tiếp.
• Là chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, nó cung cấp một nguồn đạm cố định
tương đối rẻ tiền để giúp cho sự tăng trưởng.
• Urê được dùng để sản xuất lisin, một axit amino được dùng thông dụng trong
ngành chăn nuôi gia cầm.
• Các loại nhựa urê được polyme hóa từng phần để dùng cho ngành công nghiệp
dệt có tác dụng làm phân bố đều các thành phần ép của các chất sợi.
• Nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo, đặc biệt là nhựa urê – formaldehyd. Urê
(cùng với Amoniac) phân hủy ở nhiệt độ và áp suất cao để sản xuất các loại
nhựa melamin.
• Là chất thay thế cho muối trong việc loại bỏ băng hay sương muối của lòng

đường hay đường băng sân bay. Nó không gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại
như muối.
• Là một thành phần bổ sung trong thuốc lá, nó được thêm vào để tăng hương vị.
• Đôi khi được sử dụng như là chất tạo màu nâu vàng trong các xí nghiệp sản xuất
bánh quy.
• Được dùng trong một số ngành sản xuất thuốc trừ sâu.
• Là một thành phần của một số dầu dưỡng tóc, sữa rửa mặt, dầu tắm và nước hoa.
• Nó cũng được sử dụng như là chất là chất phản ứng trong một số gạc lạnh như
để sơ cứu, do phản ứng thu nhiệt tạo ra khi trộn nó với nước.
• Thành phần hoạt hóa để xử lý khói thải từ động cơ diesel.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
7
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
1.1.3.2 Trong y học
• Urê được sử dụng trong các sản phẩm da liễu cục bộ để giúp cho quá trình tái
hiđrat hóa của da.
• Do urê được sản xuất và bài tiết khỏi cơ thể với một tốc độ gần như không đổi,
nồng độ urê cao trong máu chỉ ra vấn đề với sự bài tiết hoặc trong một số trường
hợp nào đó là sự sản xuất quá nhiều urê trong cơ thể.
• Nồng độ urê cũng có thể tăng trong một số rối loạn máu ác tính (ví dụ bệnh bạch
cầu và bệnh Kahler)
• Nồng độ cao của urê (uremia) có thể sinh ra các rối loạn thần kinh (bệnh não).
Thời gian dài bị uremia có thể làm đổi màu da sang màu xám.
1.1.4 Vài điểm chú ý về urê
Trong số các sản phẩm hoá học được sử dụng phổ biến làm nguồn cung cấp
phân đạm cho cây trồng như: Sulphur Amonium (SA), Nitrat Amonium (NH
4
NO
3
),

urê… thì urê được sử dụng nhiều hơn cả vì những đặc tính vượt trội của nó về mọi
phương diện.
Bảng 1.3 Sản lượng tiêu thụ urê trên toàn thế giới
Năm 1973 1997 2003 2007
Tiêu thụ
(Triệu tấn)
8,3 37,6 50 116,7
1.1.5 Ưu điểm của Urê
• Urê có thể được dùng bón cho cây trồng dưới dạng rắn,
dạng lỏng tưới gốc hoặc sử dụng như phân phun qua lá đối với một số loại cây
trồng.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
8
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
• Khi sử dụng urê không gây hiện tượng cháy nổ nguy hiểm
cho người sử dụng và môi trường chung quanh (Nitrat Ammonium rất dễ gây
cháy nổ).
• Với hàm lượng đạm cao, đạt khoảng 46%, sử dụng urê
giảm bớt được chi phí vận chuyển, công lao động và kho bãi tồn trữ so với các
sản phẩm cung cấp đạm khác.
• Việc sản xuất urê thải ra ít chất độc hại cho môi trường.
• Khi được sử dụng đúng cách, urê làm gia tăng năng suất
nông sản tương đương với các loại sản phẩm cung cấp đạm khác.
1.1.6 Cách sử dụng phân urê hiệu quả nhất
Nitơ có thể bị mất đến 65% vào bầu khí quyển dưới dạng NH
3
hoặc rửa trôi
và ngấm xuống đất dưới dạng NO
3
nếu phân urê được bón bằng cách trải trên mặt

đất và để yên đó đến 24 giờ trong điều kiện không khí nóng và ẩm. Những cách làm
gia tăng hiệu qủa của việc sử dụng urê là bón trộn vào đất trong giai đoạn chuẩn bị
đất trồng, pha với nước trong hệ thống tưới tiêu hoặc tưới nước ngay sau khi bón
với lượng nước tương đương một trận mưa khoảng 6,5mm nước đủ để hòa tan urê
và đưa chúng ngấm xuống đến vùng không xảy ra hiện tượng mất đạm do bốc hơi
ammonia.
Sự thất thoát đạm liên quan tới nhiệt độ và độ pH của đất. Sự thất thoát Nitơ
trong urê tùy thuộc rất lớn vào nhiệt độ và độ pH của đất. Bảng II.3 và II.4 dưới đây
nói lên sự thất thoát đạm dưới dạng khí amoniac khi bón urê bằng cách trải lên bề
mặt đất:
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
9
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
Bảng 1.4:Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi khí amoniac theo nhiệt độ đất
Thời gian
(Ngày)
Nhiệt độ đất (
0
C)
7 15 25 32
0 0 0 0 0
2 0 0 1 2
4 2 2 4 5
6 5 6 7 10
8 5 7 12 19
10 6 10 14 20
Bảng 1.5: Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi amoniac theo độ pH của đất
Thời gian
(Ngày)
Độ pH của đất

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 1 5
4 1 2 5 10 18 20
6 4 5 7 11 23 30
8 8 9 12 18 30 33
10 8 10 13 22 40 44
Ngày nay khoa học đang nghiên cứu sử dụng phân đạm dạng nhũ tương, tức
là không tưới phân trên mặt như hiện nay nữa mà sẽ đưa xuống dưới phần gốc cây
sau đó cây sẽ hấp thụ đạm một cách từ từ. Cách làm này nếu thực hiện tốt sẽ là một
bước tiến dài trong lĩnh vực nông nghiệp.
1.1.7 Nhu cầu sử dụng phân bón trong nước và trên thế giới
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
10
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
Tính đến thời điểm 2006/07 Việt Nam sử dụng mỗi năm 2.604.000 tấn phân
NPK- đã quy đổi ra N, P
2
O
5
, K
2
O trong đó có 1.432.000 tấn N, 634.000 tấn P
2
O
5
, và
538.000 tấn K
2
O. Lượng phân mà Việt Nam sử dụng chiếm khoảng 1.6% trên tổng

số lượng phân tiêu thụ trên toàn thế giới. Trong tổng số phân bón 162.750.000.000
tấn NPK đã quy đổi mà toàn thế giới sử dụng hàng năm, Trung Quốc là quốc gia sử
dụng phân bón lớn nhất, với 48.800.000 tấn, gấp 20 lần lượng phân mà Việt Nam sử
dụng. Nước sử dụng phân NPK đứng thứ 2 là Ấn Độ, với 22.045.000 tấn. Nước Mỹ
đứng vị trí thứ 3 với 20.821.000 tấn. Khối EU gồm 15 nước nhưng chỉ sử dụng
13.860.000 tấn. Thái Lan mặc dù là một nước nông nghiệp mạnh trong khu vực và
có diện tích trồng trọt lớn hơn nhiều lần so với Việt Nam, nhưng mỗi năm chỉ sử
dụng 1.690.000 tấn ít hơn Việt Nam gần 1 triệu tấn/năm.
1.1.8 Tình hình sử dụng phân bón và sản xuất urê trong nước:
Trong tổng số phân bón mà Việt Nam sử dụng thì lượng phân bón dùng cho
lúa là nhiều nhất, chiếm 68.5% (1.783.000 tấn); tiếp đến là cây ngô chiếm 9.8%
(256.000 tấn); thứ 3 là mía chiếm 3.6% (95.000 tấn); thứ 4 là rau quả chiếm 1.6%
(41.000 tấn); thứ 5 là đậu nành chiếm 1.1% (28.000 tấn). Các cây trồng còn lại
chiếm 15.3% (398.000 tấn).
Giá phân urê trong nước trong một số năm qua vẫn còn bất ổn, để bình ổn thị
trường phân urê năm 2009, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT)
đã đưa ra một số giải pháp đối với 2 Nhà máy sản xuất urê trong nước phải đảm bảo
kế hoạch sản xuất năm 2009, đáp ứng kịp thời nhu cầu phân bón cho sản xuất nông
nghiệp theo từng mùa vụ. Bộ Thương mại, Hiệp hội phân bón Việt Nam phối hợp
chặt chẽ với Bộ NN&PTNT về thông tin thị trường, dự báo giá cả phân bón thế giới
và trong nước, dự báo giá phân bón thế giới từng thời kỳ để có kế hoạch định hướng
cho các doanh nghiệp nhập khẩu, đảm bảo cho các doanh nghiệp nhập khẩu, đảm
bảo cung cầu cho cả nước. Hiệp hội Phân bón Việt Nam, các doanh nghiệp nhập
khẩu cần liên kết công khai với nhau lượng tồn kho trong mỗi mùa vụ, nắm chắc
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
11
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
thông tin thị trường để cân đối và phân chia số lượng urê nhập khẩu tránh rủi ro và
góp phân bình ổn giá urê khi vào vụ.
Trong khoảng một năm tới, Nhà máy đạm Cà Mau sẽ đi vào hoạt động với

công suất 2350 tấn/ngày, sẽ cung cấp cho thị trường 800.000 tấn urê/năm.
Đến năm 2010 có thêm Nhà máy đạm Ninh Bình công suất 560.000 tấn
urê/năm. Như vậy cả nước sẽ có 4 Nhà máy đạm cung cấp trên 2 triệu tấn urê/năm
đủ đáp ứng nhu cầu urê trong nước.
1.1.9 Tình hình sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam
Trong 10 năm trở lại đây, nhà nước ta luôn thúc đẩy quan hệ hợp tác đối
ngoại nhằm thu hút nguồn vốn đầu tư nước ngoài vào Việt Nam, nâng cao cơ sở hạ
tầng, giải quyết vấn đề việc làm của nông dân, là việc làm đúng theo chỉ đạo chung
của chính phủ .
Tuy nhiên, thời gian gần đây con người bắt đầu quan tâm đến vấn đề lương
thực và quỹ đất nông nghiệp. Đặt biệt là ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long ở
Việt Nam.
Theo Bộ Tài Nguyên – Môi Trường, diện tích đất nông nghiệp sẽ tăng từ
8.973.783 ha của năm 2000 lên 9.363.063 ha vào năm 2010. Tuy nhiên, theo tình
hình hiện nay điều này khó thành hiện thực. Bởi các nghiên cứu cho thấy đất nông
nghiệp đang bị thu hẹp dần, thay vào đó là các khu công nghiệp, khu đô thị mới hay
dự án sân Golf ở ĐBSCL. Theo thống kê của Bộ Tài Nguyên-Môi Trường, trong 7
năm từ 2001-2007 tổng diện tích đất nộng nghiệp đã thu hồi chuyển sang phi nông
nghiệp là 500.000 ha, chiếm hơn 5% đất nông nghiệp đang sử dụng. Riêng năm
2007, diện tích đất trồng lúa cả nước giảm 125.000 ha.
Xu thế đô thị hoá đang gây ảnh hưởng trầm trọng đến diện tích đất trồng lúa.
Việc thu đất nông dân để xây sân golf cũng là vấn đề thời sự ngày nay, diện tích đất
trồng ngày càng thu hẹp, muốn giữ vững năng suất, người nông dân phải sử dụng
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
12
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
một lượng lớn phân bón, điều này có thể làm giá lúa tăng nhanh trong một vài năm
qua.
Theo số liệu thống kê thì năng suất lúa luôn tăng, đi đôi với việc này là sự
tăng nhanh của nhu cầu sử dụng phân bón. Ta có thể thấy rõ điều này qua bản đồ

diện tích đất trồng lúa, năng suất lúa và sản lượng lúa của năm 2007.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
13
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
Hình 1.1: Bản Đồ Diện Tích Đất Nông Nghiệp 2007
14
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
Hình 1.2: Sản Lượng Lúa Cả Năm 2007
15
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
Hình 1.3: Năng suất lúa cả năm 2007
16
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
1.2 Công nghệ sản xuất urê trên thế giới
1.2.1 Các phương pháp sản xuất urê: [12]
a) HOCN + NH
3
= (NH
2
)
2
CO
Phương pháp này ít được sử dụng do phản ứng xảy ra ở nhiệt độ áp suất cao,
HOCN gây độc hại.
b) COCl
2
+ 2NH

3
= (NH
2
)
2
CO + 2HCl
Tuy nhiên có xảy ra phản ứng phụ: NH
3
+ HCl = NH
4
Cl làm cho lượng
NH
3
thực tế sử dụng lớn hơn lý thuyết. Do đó phương pháp này cũng ít được
sử dụng.
c) COS + 2NH
3
= NH
2
COSNH
4
thiô carbamat amôn
Nhiệt phân: NH
2
COSNH
4
→ (NH
2
)
2

CO + H
2
S
COS rất độc, thường được dùng làm chất độc trong chiến tranh. Hơn nữa
phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ, áp suất cao nên cũng ít được sử dụng.
d) 2NH
3
+ CO
2
= NH
2
COONH
4
(1)
NH
2
COONH
4
→ (NH
2
)
2
CO + H
2
O (2)
Đây là quá trình ngược với quá trình thủy phân carbamat amôn, hay nói cách
khác đây là quá trình dehydrat hóa.
Phản ứng (1) xảy ra nhanh và tỏa nhiệt được thực hiện đến cùng. Phản ứng
(2) là phản ứng thu nhiệt, xảy ra chậm và không hoàn toàn, hiệu suất chuyển hóa
tính trên lượng CO

2
khoảng 50 – 80 %.
Nhiệt độ quá trình sản xuất cao hơn nhiệt độ nóng chảy của urê nên urê trong
quá trình sản xuất ở dạng nóng chảy, áp suất hơi lớn. Nước tạo nên sự xuất hiện
carbamat và sản phẩm trung gian là (NH
4
)
2
CO
3
… Do đó cần phải chưng luyện làm
sạch.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
t
0
, p
17
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
Đây là nguyên tắc được áp dụng sản xuất ngoài thực tế. Tuy nhiên quy trình
sản xuất vẫn luôn được nghiên cứu để làm sao hạ thấp được giá thành sản phẩm và
giảm thiểu chất thải ra môi trường.
Với những cải tiến quan trọng, ngày nay người ta ưa chuộng hai hệ thống sản
xuất urê theo nguyên tắc trên được gọi là “quy trình tận dụng” (stripping process)
giúp tiết kiệm chi phí cũng như năng lượng. Một hệ thống dùng CO
2
thu hồi (CO
2
stripping process) và một hệ thống dùng NH
3
thu hồi (ammonia stripping process).

Ngoài ra còn có hệ thống kết hợp sử dụng hai kỹ thuật trên.
1.2.2 Công nghệ tổng hợp Urê
Các phương pháp sản xuất urê từ khí thiên nhiên được sử dụng hiện nay trên
thế giới, căn cứ vào khả năng thu hồi CO
2
và NH
3
, đã phát triển thành ba công nghệ
chính như sau:
• Công nghệ không thu hồi (Once-through process)
• Công nghệ thu hồi một phần (Partial recycle process)
• Công nghệ thu hồi hoàn toàn (Total recycle process)
Ngày nay, chỉ có công nghệ thu hồi hoàn toàn được áp dụng. Tổng chuyển
hóa NH
3
khoảng 99%. Kết quả không có sản phẩm phụ chứa Nitơ tạo thành và việc
sản xuất urê chỉ phụ thuộc vào việc cung cấp CO
2
và NH
3
từ xưởng NH
3
. Tuy nhiên,
công nghệ này cũng đắt nhất về chi phí đầu tư và vận hành. Việc phân hủy
cacbamat được thực hiện bằng việc kết hợp gia nhiệt, giảm áp và quá trình stripping
(quá trình này làm giảm áp suất riêng của một hoặc nhiều thành phần). Các công
nghệ xuyên suốt hoặc thu hồi một phần thường đòi hỏi chi phí đầu tư thấp hơn,
cũng như chi phí vận hành thấp hơn nhưng độ tin cậy giảm (do sự phụ thuộc lẫn
nhau của phân xưởng urê và các phân xưởng khác), tính linh hoạt giảm (do tỷ lệ các
sản phẩm phụ) và khó đồng bộ giữa 2 phân xưởng. Dịch urê thu được sau công

đoạn phân hủy thường đạt nồng độ 65-77%. Dịch này có thể được sử dụng để sản
xuất các loại phân bón chứa Nitơ hoặc chúng được cô đặc để sản xuất urê.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
18
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
 Công nghệ Urê không thu hồi
Vấn đề chủ yếu của việc sản xuất urê là phân ly cacbamat amôn chưa chuyển
hóa và Amoniac dư của dung dịch urê tuần hoàn.
Cacbamat chưa chuyển hóa được phân hủy thành NH
3
và khí CO
2
bằng cách
gia nhiệt hỗn hợp dòng công nghê ở điều kiện thấp áp. Khí NH
3
và CO
2
thoát khỏi
dịch urê và được sử dụng để sản xuất các muối amôn bằng cách hấp thụ NH
3
trong
acid sunfuaric và acid photphoric. Một Nhà máy như thế này sẽ có chi phí đầu tư
tương đối thấp, nhưng có lượng khí thải tương đối lớn.
Do nhu cầu về urê cấp phân bón tinh khiết ngày càng tăng, nên các Nhà máy
đi theo công nghệ không thu hồi ít có tính hấp dẫn, bởi vì nó sản xuất ra quá nhiều
muối amôn với mức tuần hoàn nhỏ.
 Công nghệ tuần hoàn dung dịch
Khí NH
3
và CO

2
thu hồi từ dòng công nghệ của tháp tổng hợp trong các công
đoạn phân hủy ở các áp suất khác nhau (cao áp, trung áp và tháp áp) được hấp thụ
trong nước và được tái tuần hoàn trở lại cho tháp tổng hợp dung dịch cacbamat
amôn lỏng có chứa Amoniac. Hầu như toàn bộ gần một nửa công suất urê của thế
giới sản xuất ra đi theo công nghệ này.
Hiện nay, phần lớn các nhà máy trên thế giới sản xuất urê theo các công
nghệ sau:
• Công nghệ C cải tiến tuần hoàn toàn bộ Misui – Toatsu
• Công nghệ Montedision
• Công nghệ stripping CO2 Stamircarbon
• Công nghệ stripping NH3 Snamprogetti
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
19
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
1.2.3 Công nghệ tạo hạt [11]
Có ba phương pháp cô đặc dịch urê là cô đặc chân không, kết tinh và bốc hơi
ở áp suất khí quyển. Phương pháp lựa chọn phụ thuộc vào hàm lượng biuret cho
phép sản xuất trong sản phẩm cuối. Dịch urê bắt đầu phân hủy thành biuret và NH
3
ở 100
0
C. Phương pháp chung nhất của cô đặc dung dịch là bốc hơi. Dịch được cô
đặc đến 95-99,7% urê, phụ thuộc vào kỹ thuật hoàn chỉnh được sử dụng. Công nghệ
cô đặc cung cấp urê nóng chảy để hóa rắn. Urê rắn cũng như phân bón khác có thể
được sản xuất từ dạng nóng chảy theo 2 phương pháp cơ bản: phương pháp phun
(Prilling) và phương pháp kết hạt (Granulation). Để tăng cường độ cứng và khả
năng chịu tác động của phân tử urê, urê formandehyd hoặc các hợp chất chứa
formandehyd được thêm vào urê nóng chảy. Các phụ gia này cũng làm giảm xu
hướng kết tảng của urê và giảm hàm lượng bụi. Formandehyd phản ứng với urê tạo

metylendiurê, đây là tác nhân quan trọng. Một số dầu khoáng có thể được phun vào
sau khi hoàn tất quá trình sản xuất urê.
Các quá trình urê tạo ra dịch nước có chứa khoảng 10-87% urê. Loại dịch
này có thể dùng trực tiếp làm các chất phân bón huyền phù đạm hoặc làm các chất
dung dịch khác như dịch nitrat amôn mà trong những năm gần đây nhu cầu tăng
nhanh. Dịch urê có thể được cô đặc bằng cách bốc hơi hay kết tinh để phục vụ cho
mục đích sản xuất phân bón hỗn hợp hay các sản phẩm khác. Urê đậm đặc được hóa
rắn dưới dạng tinh khiết như dạng hạt, viên, vẩy hay tinh thể.
Urê cứng có thể được vận chuyển bảo quản và sử dụng kinh tế hơn nhiều so
với dịch lỏng. Ngoài ra, dưới dạng rắn urê ổn định và việc hình thành biuret cứng
không đáng kể.
1.2.3.1 Bốc hơi
Nước nồi hơi khỏi dịch urê đã qua đốt nóng bằng hơi nước có thể trong điều
kiện giảm áp có hay không việc bổ sung không khí nóng làm tác nhân sấy khô hoặc
bằng quá trình bốc hơi cuốn theo không khí môi trường. Vì việc hình thành biuret
được kích thích bởi quá trình áp suất thấp nhiệt độ cao nên việc bốc hơi nói chung
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
20
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
chỉ áp dụng cho trường hợp sản xuất phân bón urê cấp nông nghiệp. Mức biuret
trung bình tăng lên khi đi qua thiết bị bốc hơi vào khoảng 0,4% tùy thuộc vào nồng
độ. Trong các quá trình tạo hạt dùng loại dung dịch 95 đến 96% mức độ hình thành
biuret không đáng kể vì trong dòng ra của thiết bị bốc hơi hàm lượng urê thấp.
Trong hầu hết các ứng dụng của ngành phân bón, hàm lượng biuret đến 2%
trọng lượng sẽ không gây ảnh hưởng gì, nó phân giải trong đất và nitơ thấm vào đất
và đi nuôi cây trồng. Urê bón lá có thể gây ảnh hưởng độc tố khi tiếp xúc với các
hạt và lá cuốn hay đối với một số hoa màu khác. Nói chung hàm lượng biuret nhỏ
hơn 0,25% trọng lượng là tốt nhất.
1.2.3.2 Kết tinh với tái nóng chảy
Sự có mặt của biuret trong phân urê cấp kỹ thuật dùng trong ngành sản xuất

nhựa plastic rất có hại. Urê cứng thu được của quá trình kết tinh nói chung có độ
thuần khá và phù hợp cho các ứng dụng trong nông nghiệp và y học (xem hình 1.4).
Dịch sản phẩm urê được nạp vào cho thiết bị kết tinh chân không, hoạt động
ở áp suất khoảng 8,0 KPa (60mmHg) và nhiệt độ là 60
0
C. Hơi nước của dung dịch
bốc ra được ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ chân không làm lạnh bằng nước có lắp
vòi phun chân không. Vữa của thiết bị kết tinh (khoảng 30% trọng lượng urê) được
đưa vào thiết bị ly tâm dạng đẩy liên tục. Các tinh thể được phân ly khỏi dịch ban
đầu, được rửa bằng nước sấy khô và đưa lên đỉnh tháp tạo hạt và được tái nóng chảy
trong một thiết bị nóng chảy tinh thể đốt nóng bằng hơi nước. Bởi vậy người ta thu
được sản phẩm urê nóng chảy thường có chứa khoảng 0,3% trọng lượng biuret và
khoảng 0,2% trọng lượng ẩm. Dịch ban đầu phân ly trong ly tâm được đốt nóng
bằng hơi trong thiết bị đốt nóng kết tinh cung để cung cấp một lượng nhiệt tương
ứng cho việc bốc hơi nước trong dung dịch và tuần hoàn trở lại cho thiết bị kết tinh
để duy trì nồng độ thích hợp. Một lượng nhỏ dịch ban đầu giàu biuret được thổi từ
hệ thống vào để chống việc hình thành biuret.
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
21
Chương 1: Tổng quan về urê, công nghệ tổng hợp urê và Nhà máy đạm Phú Mỹ
SVTH: Nguyễn Anh Dũng Trang
Hình 1.4: Kết tinh với tái nóng chảy tinh thể
22