công nghệ sản xuất oxi nito

NHÓM I
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NITƠ,
HYDRO VÀ OXI
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
LÊ THỊ XUÂN
Danh sách nhóm 1
1.Phan Quốc An 7.Hồ Thị Thúy Hằng
2.Hoàng Tuấn Anh 8.Nguyễn Hữu Hoàng
3.Đặng Thị Kim Anh 9. Hoàng Thị Huế
4.Trần Hữu Dương 10.Hoàng Thị Hồng Hòa
5. Đàm Xuân Đức 11.Lê Thị Hoa
6.Nguyễn Thị Hằng 12.Đặng Quang Hùng
NỘI
DUNG
KHÁI NIỆM
CHUNG VA MỞ
ĐẦU
ĐIỀU CHẾ NITƠ VÀ OXI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HÓA LỎNG KHÔNG KHÍ
ĐIỀU CHẾ
HIDRO
Hóa
lỏng
khí
bằng
làm
lạnh
thâm
độ
Chưng

không
khí
lỏng
Các hệ
thống
điều
chế
Oxi và
Nitơ
Phương
pháp
làm
lạnh
thâm
độ khí
cốc
Phương
pháp
chuyển
hóa
mêtan
1.Khái niệm
chung
Hydro được dùng
để tổng hợp
Amôniac, thực hiện
quá trình Hydrat
hóa ( nhiên liệu,
chất béo,…), cắt
kim loại.

Oxi làm tác nhân
oxi hóa, nhiên liệu,
chuyển hóa các
Hydro Cacbon
dùng trong y tế và
các ngành kinh tế
khác.
Nitơ được dùng
để tổng hợp
Amôniac, canxi
xyanamit, làm môi
trường trơ trong
nhiều quá trình
sản xuất.
1.2. Ðiều chế Nitơ và oxi bằng
phương pháp hóa lỏng không khí
GIAI ĐOẠN 1
- Hóa lỏng
hỗn hợp khí
bằng làm
lạnh thâm
độ.
GIAI ĐOẠN 2
- Chưng
phân đoạn
sản phẩm
lỏng thu
được.

ứng dụng

thực tế
1.2.1Hóa lỏng khí bằng
làm lạnh thâm độ
Không khí nén trong cụm máy nén có p = 1 atm →
200 atm rồi đưa vào thiết bị làm lạnh để làm lạnh bằng
nước đến t°=18°C → 20°C, rồi qua thiết bị truyền
nhiệt trung gian và thiết bị làm lạnh bằng amôniac là
thiết bị truyền nhiệt chính đến t° = -50°C, qua van tiết
lưu thì một phần không khí hóa lỏng.
Không khí lạnh không hóa lỏng, được đưa trở lại
trong các thiết bị truyền nhiệt.
Một số máy sản xuất oxi
1.2.2. Chưng không khí
lỏng:
cột
chưng
cất
phân
đoạn
không
khí lỏng
Quá trình tách bằng phương pháp
chưng cất các nguyên tố trong không khí
lỏng dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ
sôi của chúng, phương pháp này có thể
điều chế được nitơ và oxi nguyên chất
( từ không khí).
Ghi chú:thành phần không khí gồm
nhiều nguyên tố thành phần thể tích (%):
nitơ: 78,030 %; oxi:20,990 %;Argon:

0,933 %;Cacbonic:0,030 %;Hydro:0,01 %.
Không khí nén ở p = 50 → 100 atm đã làm lạnh được đưa vào
ruột gà của thiết bị bốc hơi không khí lỏng thuộc cột chưng
sau đó qua tiết lưu, áp suất giảm đến 6 atm. Toàn bộ hỗn hợp
được đưa vào phần dưới cột. Chức năng của cột là tạo nên
một dòng hơi đi lên trên và một dòng chất lỏng chảy từ trên
xuống. Nhờ cấu tạo của các “đĩa” ở trong cột chưng cất phân
đoạn, dòng hơi và dòng lỏng tiếp xúc mật thiết với nhau đảm
bảo sự trao đổi thường xuyên của các phân tử. Những phân
tử của chất có nhiệt độ sôi thấp hơn (N) đi nhiều vào dòng
hơi, những phân tử của chất có nhiệt độ sôi cao hơn (O) đi
nhiều vào dòng lỏng. Cột làm việc liên tục và cột có càng
nhiều đĩa thì việc tách riêng 2 chất ra càng hoàn toàn. Trong
quá trình chưng trong cột, hàm lượng nitơ ở các đĩa phía trên
ngày càng cao và lên đến các ống chùm của thiết bị ngưng tụ -
bốc hơi, hầu như chỉ còn nitơ nguyên chất còn oxi lỏng chảy
ra ở phía dưới.
Video chưng cất phân đoạn
1.2.3. Các hệ thống
điều chế nitơ và oxi
-
Hệ thống tiết lưu
không khí nén có làm
lạnh sơ bộ bằng
amôniac.
- Hệ thống áp suất
cao và tháp có thiết
bị hoàn nhiệt và máy
giãn nở kiểu tuabin
Hệ thống tiết lưu không khí

nén có làm lạnh sơ bộ bằng
amôniac sản xuất nitơ đạt
nồng độ tới 99,9%.
Hệ thống áp suất cao và tháp
có thiết bị hoàn nhiệt và máy
giãn nở kiểu tuabin sản xuất
oxi đạt nồng độ tới 90→ 93%
Video điều chế oxi
Hệ thống tiết lưu không khí nén
có làm lạnh sơ bộ amôniac:
Trong không khí thường có tạp chất: bụi, hơi
nước và CO2, khí C2H2 là những hợp chất có
hại cần phải loại bỏ, nước và CO2 đóng băng
tương đối cao làm tắt đường ống, đặc biệt là
C2H2 tạo thành hợp chất nổ.
Do vậy, ta phải cho không khí qua thiết bị lọc,
rồi cho qua máy nén bốn cấp có p = 8 →10
atm, sau đó đưa vào thiết bị khử CO2 bằng
NaOH 10% sau đó không khí được đưa trở lại
máy nén 2 cấp nữa p = 35 → 60 atm.
Ở máy nén ra không khí được đưa vào thiết bị trao
đổi nhiệt làm lạnh bằng nitơ ở tháp chưng, rồi vào
thiết bị làm lạnh bằng amôniac theo kiểu ruột gà,
không khí nén đi bên trong còn amôniac đi trong
không gian giữa 2 ống. Nước thường đóng băng
trong ruột gà nên qua 1 ngày đêm cần phải xử lý
băng đọng bằng cách thổi amôniac ở
p =7,5→ 12atm và t° = 50 → 80°C.
Không khí nén đã loại hơi nước được làm lạnh tiếp
tục trong thiết bị trao đổi nhiệt bao quanh tháp

chưng để thực hiện quá trình chưng phân đoạn.
SƠ ĐỒ
PHÂN
ĐOẠN
1.3. Ðiều
chế hidro :
GỒM 3 PHƯƠNG PHÁP

Ðiện phân
nước .
Phương pháp phân ly
khí cốc bằng cách làm
lạnh thâm độ
Chuyển hóa
các Hydro
Cacbon
Video điện phân nước
Video điều chế hidro
1.3.1. Phương pháp làm lạnh thâm độ khí cốc
Thành phần
khí cốc (%):
Hidro: 35 - 61% ;
Khí CO2 2-4%;
Metan 24 - 28%
N2: 2 - 7 % ;
Oxi :0,2 -2,5%;-
Olêfin(etylen,propylen) :1,5 -
3%
Sơ đồ lưu trình điều chế hiđrô bằng phương pháp
ngưng tụ phân đoạn khí cốc

1,11,14 .Máy nén; 2,9,4,5,6,8:Thiết bị trao đỗi nhiệt ;7.thiết
bị phân ly etylen ; 3.thiết bị bốc hơi nitơ ;.10 tháp phân ly ; .
12 thiết bị làm lạnh ; .13thiết bị thu hơi nhiệt ;15thiêt bị
ngưng tụ Amôniac.
- Khí cốc sau khi làm sạch sơ bộ, được nén trong máy
nén (1) ở áp suất 12 → 13 atm, sau đó được đưa vào
hệ thống các thiết bị trao đổi nhiệt.
+ Thiết bị (2) làm lạnh bằng CO.
+ Thiết bị (3) làm lạnh bằng CH4 và hỗn hợp H2-N2,
hạ nhiệt độ khí cốc đến -25°C.
+ Khí vào thiết bị làm lạnh (4) được tiếp tục làm lạnh
bằng NH3 lỏng đến -41°C. Từ các thiết bị truyền nhiệt
ra, khí cốc đi vào hệ thống phân ly, trao đổi nhiệt, bốc
hơi, ngưng tụ, tháp phân ly, từ (5) → (10) ( các thiết bị
này nằm trong khung của hình vẽ).
- Ở thiết bị trao đổi nhiệt (5), khí cốc đến -105°C bằng
hỗn hợp N2-H2-CH4 làm ngưng tụ phân đoạn
propylen và các Hydro Cacbon khác.
- Thiết bị trao đổi nhiệt (6) làm lạnh khí cốc bằng hỗn hợp
N2-H2 đến -145°C làm ngưng tụ phân đoạn etylen có lẫn các
Hydro Cacbon mạch dài, nước và CO2 dưới dạng rắn.
- Elylen còn lại bị phân ly ở (7).
- Hỗn hợp vào thiết bị trao đổi nhiệt (8) làm lạnh bằng hỗn
hợp N2-H2 đến -180°C làm metan ngưng tụ.
- Cả hỗn hợp hơi - lỏng đều vào thiết bị bốc hơi nitơ (9)
t°=190°C
Khí ra khỏi thiết bị bốc hơi nitơ, chủ yếu chứa Hydro và nitơ
ngoài ra còn có CO, CH4,oxi.Hỗn hợp này thường dùng để
tổng hợp amôniac,do vậy cần phải loại bỏ các tạp chất
CO,CH4,oxi ,Do đó hỗn hợp khí được đưa vào tháp phân ly

kiểu dĩa (10) đẻ rửa hỗn hợp. Trước khi sử dụng, được dòng
làm lạnh trong các thiết bị trao đổi nhiệt (8), (6) và (2).
Ðể cung cấp nitơ cho quá trình làm lạnh, người ta còn dùng
nitơ nguyên chất điều chế được bằng phương pháp phân ly
không khí, nitơ được nén trong máy nén (11) p=200 atm,
làm lạnh bằng amôniac trong thiết bị (12) đến -45°C. sau lại
làm lạnh trong thiết bị thu hổi nhiệt (13). Nitơ ở thiết bị (13)
ra chia làm 2 nhánh: một qua van tiết lưu (14) để tưới vào
tháp (10), một nhánh dùng làm chất làm lạnh trong tháp bốc
hơi nitơ (9). (15) là thiết bị ngưng tụ. Bằng cách ngưng tụ
phân đoạn, người ta tận dụng tới 95% khí hydro có trong khí
cốc để tổng hợp amôniac, lấy được etylen để tổng hợp
polyetylen và nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng khác.
Khí còn lại là CH4, CO được dùng làm nhiên liệu trong luyện
kim.