Công nghệ sản xuất Amoniac, Acid Nitric và Phân Đạm pdf

Chủ đề:
Chủ đề:
Công nghệ sản xuất Amoniac,
Công nghệ sản xuất Amoniac,
Acid Nitric và Phân Đạm.
Acid Nitric và Phân Đạm.
Giảng viên:
Giảng viên:


Nguyễn Thị Ánh Hồng
Nguyễn Thị Ánh Hồng
Nhóm thực hiện
Nhóm thực hiện


MSSV
MSSV
:
:





Võ Tấn Phát:
Võ Tấn Phát:
2096793
2096793

Lê Ngọc Bích:

Lê Ngọc Bích:
2092118
2092118



Dương Thúy Duy: 2096781
Dương Thúy Duy: 2096781

Võ Phương Thanh:
Võ Phương Thanh:
2092160
2092160

Trần Nguyên Huyền Trân:
Trần Nguyên Huyền Trân:
2092171
2092171
Nội dung trình bày
•
Quy trình sản xuất Amoniac, Acid
Nitric và Phân đạm ở quy mô công
nghiệp.
•
Một số ứng dụng của Amoniac, Acid
Nitric và Phân đạm vào đời sống.



I.Amoniac

I.Amoniac

Trên thế giới có rất nhiều nhà máy sản xuất
amoniac với quy mô lớn với sản lượng từ
2000-3000 tấn/ngày .Sản lượng amôniac sản
xuất mỗi năm mỗi tăng: năm 2004 là
109.000.000 tấn , năm 2006 là 122.000.000 tấn

Dẫn đầu là Trung Quốc với 28,4% tổng sản
lượng trên toàn thế giới, theo sau là Ấn Độ với
8,6%, Nga với 8,4%, và Hoa kỳ là 8,2%.
•
Hơn 80% tổng sản lượng amoniac được dùng
để sản xuất acid nitric, sản xuất phân bón cho
cây trồng như phân ure, amoni nitrat,…

Amoniac còn được dùng làm chất tẩy rửa.
Amoniac còn được dùng làm chất tẩy rửa.

Dd NH
Dd NH
3
3
kết hợp với các axit tạo ra các muối
kết hợp với các axit tạo ra các muối
amoni-là nguồn nguyên liệu quý được dùng
amoni-là nguồn nguyên liệu quý được dùng
trong y học , trong công nghiệp nhuộm và công
trong y học , trong công nghiệp nhuộm và công
nghệ chế biến thức ăn khô

nghệ chế biến thức ăn khô



Dùng trong công nghiệp đông lạnh,sản xuất
Dùng trong công nghiệp đông lạnh,sản xuất
nước đá và bảo quản thực phẩm,…ngoài ra NH
nước đá và bảo quản thực phẩm,…ngoài ra NH
3
3
còn điều chế N
còn điều chế N
2
2
H
H
4
4
làm nguyên liệu cho tên lửa.
làm nguyên liệu cho tên lửa.
-
-
Trước đây:
Trước đây:
Dùng phương pháp Rothe-Frank-Caro
Dùng phương pháp Rothe-Frank-Caro
CaCN
CaCN
2
2

+
+
3H
3H
2
2
O
O
= CaCO
= CaCO
3
3
+
+
2NH
2NH
3
3
-
-
Ngày nay:
Ngày nay:


dùng phương pháp Haber Process
dùng phương pháp Haber Process

Nguồn nguyên liệu:O
2
,N

2
,H
2
, khí tự nhiên CH
4

hoặc khí đốt hóa lỏng như propan và butan , …
Vì nguyên liệu có lẫn tạp chất lưu huỳnh hữu cơ
(RSH ) nên ta sẽ có công đoạn khử S trước khi đưa
nguyên liệu vào quy trinh sản xuất

Trong quá trình khử này các tạp chất lưu huỳnh hữu
cơ được chuyển hoá thành H
2
S bằng xúc tác hydro
hoá.Sau đó H
2
S được hấp phụ bằng oxit kẽm.
RSH + H
2
= RH + H
2
S
ZnO + H
2
S = ZnS + H
2
O

1 Reforming sơ cấp : CH
4
bị oxi hóa bởi H
2
O
CH
4
+ H
2
O = CO + 3 H
2
+ Q
2 Reforming thứ cấp : cung cấp N
2
, O
2
cho quá
trình nhằm chuyển hóa hoàn toàn lượng Metan còn dư
sau P/ư Reforming sơ cấp.
CH
4
+ 3/2 O
2
= CO + 2 H
2
O +Q
3. Công đoạn chuyển hóa CO thành CO
2
: Trong bộ
phận tinh lọc khí, CO được chuyển hoá thành CO

2
.
CO + H
2
O = CO
2
+ H
2
+ Q

4. Công đoạn khử CO
2

Khử CO
2
:
Hệ thống tách CO
2
được dựa trên quá trình
MDEA (methyldietanolamin) bao gồm một
tháp hấp thụ CO
2
hai cấp, một tháp chưng cất
CO
2
và hai bình tách.
CO
2
bị tách khỏi quá trình bởi sự hấp thụ
CO

2
vào trong dung dịch MDEA chứa 40%
MDEA.
R
3
N + H
2
O + CO
2
= R
3
NH
+
+ HCO
3
-
2R
2
NH + CO
2
= R
2
NH
2
+
+ R
2
N-COO
-


Thu hồi CO
2
:
Tách tái sinh dd giàu CO
2
được thực hiện trong
hai cấp để được CO
2
độ tinh khiết cao. Trong bình
tách cao áp, hầu hết các thành phần trơ được hoà tan
và giải phóng tại áp suất khoảng 5,5 bar.
Dung dịch giàu CO
2
tiếp tục đến bình tách thấp
áp và được giải phóng khỏi dung dịch tại áp suất
0,27 bar.
5. Công đoạn mêtan hóa
CO và CO
2
dư được chuyển hoá thành metan bởi phản
ứng với hydro (metan hoá) trước khi khí tổng hợp được đưa
đến vòng tổng hợp amôniắc.
CO + 3H
2
= CH
4
+ H

2
O + Q
CO
2
+ 4H
2
= CH
4
+ 2H
2
O + Q


Metan là khí trơ trong vòng tổng hợp amôniắc,
các hợp chất chứa oxy như là CO và CO
2
sẽ phản
ứng với chất xúc tác trong vòng tổng hợp
amôniắc.

6. Vòng tổng hợp Amôniắc
Khí công nghệ sau khi mêtan hóa được nén lên
áp suất cao và sau đó dẫn vào cụm tổng hợp
amôniắc.
P/ư tổng hợp Amôniắc :
N
2
+ 3H
2
2 NH

3
+ Q
Fe, 400-500
0
C
200 atm





II.Acid nitric
II.Acid nitric

Axit nitric còn được biết đến bởi nhiều cụm từ
khác như Axit nitric tập trung, tập trung Axit
nitric, Axit nitric Conc, Conc nitric và HNO3.

Tây Âu, Nga, Mỹ và Đông Âu thống trị các so
lieu tren thị trường .Nhung khu vực này chiếm
khoảng 75% công suất sản xuất và tiêu thụ tren
thế giới trong năm 2006. Biểu đồ pie sau đây
cho thấy số lượng axit nitric được tiêu thụ theo
vùng:

Ước tính trong năm 2006 thế giới đã sản xuất
được khoảng 51.000.000 tấn acid nitric.


Ngoài ra HNO

Ngoài ra HNO
3
3
còn
còn
dùng để :
dùng để :

Làm thuốc nổ TNT.
Làm thuốc nổ TNT.

Thuốc nhuộm.
Thuốc nhuộm.

Dược phẩm
Dược phẩm

Axit nitric cũng là
một thành phần của
giải pháp Nital, đó là
một giải pháp thử
nghiệm kim loại
Chuyển
hóa hữu cơ
Sản phẩm
Nylon
Chất khác
Phân bón
Sử dụng
HNO

3
Các phương pháp sản xuất HNO
3
-
Đầu TK 20: dùng phương pháp hồ quang điện
(N
2
+0
2
KK ở nhiệt độ cao).
Phương pháp này tốn nhiều điện năng  từ khi tổng
hợp được NH
3
dùng: PP oxi hoá NH
3
(3gđ)
-
Đầu thế kỷ 17 :
H
2
SO
4
đđ
+ KNO
3
(diêm tiêu)
= KHSO
4

+ HNO

3
về sau nguồn nguyên liệu quặng nitơrat trong thiên
nhiên không phổ biến.
N
2
+ O
2
= 2NO
2NO + O
2
= 2NO
2
3NO
2 +
H
2
O = 2HNO
3
+ NO
-Giai đoạn 1: oxi hoá NH
3
thành NO ( PP tiếp xúc)
Tuỳ điều kiện và chất phản ứng mà xảy ra theo các phản
ứng
(1) (2) (3): một chiều, đồng thể, toả nhiệt  TPSP
phụ thuộc vào tốc độ các phản ứng. Vậy để sản xuất
HNO
3
người ta tìm cách để phản ứng (1) xảy ra với
tốc độ nhanh nhất và hạn chế phản ứng (2) (3) với tốc

độ nhỏ nhất
-Giai đoạn 2: oxi hoá NO thành NO
2

2NO + O
2
 2NO
2
Nhiệt độ < 1500
o
C phản ứng xảy ra hoàn toàn theo
chiều thuận (1 chiều)
Nhiệt độ > 1500
o
C phản ứng thuận nghịch, nhiệt độ
> 8000
o
C sự oxi hoá không xảy ra
Nếu trong điều kiện không đủ O
2
 hh khí ngoài
NO
2
còn có N
2
O
3
, N
2
O

4
, NO
(N
2
O
4
tạo thành ở nhiệt độ thấp dư O
2
,
2NO + O
2
 N
2
O
4
)
Thực nghiệm cho thấy để đạt hiệu suất NO
2
, N
2
O
4

cao thì P = 8 – 10atm, t
o
< 2000
o
C.
-Giai đoạn 3: hấp thụ NO
2

bằng H
2
O
Vì quá trình toả nhiệt  hạ thấp nhiệt độ tăng p làm
sạch chất lỏng trong tháp hấp thụ đến nhiệt độ 750
0
C.
ở 250
0
C P = 1atm dd HNO
3
: 48 – 50%
P = 8-10atm đHNO
3
> 60 – 62%
quá trình xảy ra đồng thời với giai đoạn 2

1):thiết bị làm sạch kk
(H
2
O hoặc Na
2
CO
3
)

(2):thiết bị lọc các tạp
chất cơ học

(3),(9): quạt


(4):thiết bị lọc cactong
cùng với khí NH
3

( (5):thiết bị oxi hóa NH
3

(6):thiết bị thu hồi

(7),(8):tháp làm lạnh

(10):tháp hấp thụ

III.Phân đạm:
III.Phân đạm:


Phân đạm là tên gọi chung của các loại phân
Phân đạm là tên gọi chung của các loại phân
bón vô cơ cung cấp đạm cho cây dưới dạng
bón vô cơ cung cấp đạm cho cây dưới dạng
NO
NO
3
3
-
-
,NH
,NH

4
4
+
+
.Phân đạm kích thích quá trình sinh
.Phân đạm kích thích quá trình sinh
trưởng, làm tăng tỉ lệ protein thực vật nên phân
trưởng, làm tăng tỉ lệ protein thực vật nên phân
đạm là chất dinh dưỡng rất cần thiết và rất quan
đạm là chất dinh dưỡng rất cần thiết và rất quan
trọng đối với cây - thành phần chính của
trọng đối với cây - thành phần chính của
clorophin, prôtit, các axit amin, các enzym và
clorophin, prôtit, các axit amin, các enzym và
nhiều loại vitamin trong cây.
nhiều loại vitamin trong cây.
Có 3 nhóm đạm chính
Có 3 nhóm đạm chính

Nhóm đạm amoni: (NH
Nhóm đạm amoni: (NH
4
4
)
)
2
2
SO
SO
4

4
,NH
,NH
4
4
Cl, …
Cl, …

Nhóm đạm Nitrat: NaNO
Nhóm đạm Nitrat: NaNO
3
3
,KNO
,KNO
3
3
, NH
, NH
4
4
NO
NO
3
3
, …
, …

Nhóm đạm amit: CaCN
Nhóm đạm amit: CaCN
2

2
, CO(NH
, CO(NH
2
2
)
)
2.
2.
Phân Urê CO(NH
Phân Urê CO(NH
2
2
)
)
2
2
:
:

Phân urê có 44 – 48% N, chiếm khoảng
Phân urê có 44 – 48% N, chiếm khoảng
59% các loại phân đạm được sản xuất ở các
59% các loại phân đạm được sản xuất ở các
nước trên thế giới.Có 2 loại phân urê:
nước trên thế giới.Có 2 loại phân urê:
−


Loại tinh thể màu trắng, hạt tròn, dễ tan

Loại tinh thể màu trắng, hạt tròn, dễ tan
trong nước, có nhược điểm là hút ẩm mạnh.
trong nước, có nhược điểm là hút ẩm mạnh.
−


Loại có dạng viên nhỏ, có thêm chất chống
Loại có dạng viên nhỏ, có thêm chất chống
ẩm nên dễ bảo quản,dễ vận chuyển được
ẩm nên dễ bảo quản,dễ vận chuyển được
dùng nhiều trong sản xuất nông nghiệp.
dùng nhiều trong sản xuất nông nghiệp.

Phân Urê bón thích hợp trên đất chua phèn,
Phân Urê bón thích hợp trên đất chua phèn,
được dùng để bón thúc
được dùng để bón thúc
.
.

Phân Urê CO(NH
Phân Urê CO(NH
2
2
)
)
2
2
(tt)
(tt)

200atm
180-200
o
C

Trong chăn nuôi, urê được dùng trực tiếp vào
Trong chăn nuôi, urê được dùng trực tiếp vào
khẩu phần thức ăn cho lợn, trâu bò. Phân này
khẩu phần thức ăn cho lợn, trâu bò. Phân này
cần được bảo quản kỹ trong túi pôliêtilen và
cần được bảo quản kỹ trong túi pôliêtilen và
không được phơi ra nắng. Bởi vì khi tiếp xúc với
không được phơi ra nắng. Bởi vì khi tiếp xúc với
không khí và ánh nắng urê rất dễ bị phân huỷ và
không khí và ánh nắng urê rất dễ bị phân huỷ và
bay hơi.
bay hơi.

Điều chế:
Điều chế:
nguyên liệu chủ yếu từ NH
nguyên liệu chủ yếu từ NH
3
3
và CO
và CO
2
2
2NH
2NH

3
3
+ CO
+ CO
2
2
(NH
(NH
2
2
)
)
2
2
CO + H
CO + H
2
2
O
O

-
CaCN
CaCN
2
2
chứa 20 – 21% N, 20 – 28% vôi, 9 – 12%
chứa 20 – 21% N, 20 – 28% vôi, 9 – 12%
C .Phân này có dạng bột không có tinh thể, màu xám
C .Phân này có dạng bột không có tinh thể, màu xám

tro hoặc màu trắng.Vì có than cho nên phân có màu
tro hoặc màu trắng.Vì có than cho nên phân có màu
xám đen ,đốt không có mùi khai. Phân này dễ bốc
xám đen ,đốt không có mùi khai. Phân này dễ bốc
bụi.
bụi.
-
Khi bám vào da sẽ làm hỏng da, phân bay vào mắt sẽ
Khi bám vào da sẽ làm hỏng da, phân bay vào mắt sẽ
làm hỏng giác mạc mắt.
làm hỏng giác mạc mắt.
-
Thường được dùng để bón lót.
Thường được dùng để bón lót.
-
Khử được chua, dùng rất tốt ở các loại đất chua.
Khử được chua, dùng rất tốt ở các loại đất chua.
-
Xianamit Canxi được trộn ủ với phân rác làm cho
Xianamit Canxi được trộn ủ với phân rác làm cho
phân chóng hoai mục. Phân này không được dùng để
phân chóng hoai mục. Phân này không được dùng để
phun lên lá cây.
phun lên lá cây.



Điều chế trong lò điện:
Điều chế trong lò điện:
N

N
2
2
+
+
CaC
CaC
2
2
CaCN
CaCN
2
2
+
+
C
C
•
Phân Xianamit Canxi
1000
O
C
•
Phân amôn nitrat (NH
Phân amôn nitrat (NH
4
4
NO
NO
3

3
):
):
-
NH
NH
4
4
NO
NO
3
3
có chứa 33 – 35% N, chiếm 11% tổng số phân
có chứa 33 – 35% N, chiếm 11% tổng số phân
đạm được sản xuất hàng năm trên thế giới.
đạm được sản xuất hàng năm trên thế giới.
-
Phân này tồn tại ở dạng tinh thể có màu vàng xám.Dễ
Phân này tồn tại ở dạng tinh thể có màu vàng xám.Dễ
chảy nước, dễ tan trong nước và vón cục,bắt lửa và gây
chảy nước, dễ tan trong nước và vón cục,bắt lửa và gây
nổ, khó bảo quản và khó sử dụng.
nổ, khó bảo quản và khó sử dụng.
-
Là loại phân sinh lý chua nhưng lai là loại phân bón quý
Là loại phân sinh lý chua nhưng lai là loại phân bón quý
vì có chứa cả NH
vì có chứa cả NH
4
4

+
+
và cả NO
và cả NO
3
3
-
-
, phân này có thể bón cho
, phân này có thể bón cho
nhiều loại cây trồng trên nhiều loại đất khác nhau (thuốc
nhiều loại cây trồng trên nhiều loại đất khác nhau (thuốc
lá, bông, mía, ngô…).
lá, bông, mía, ngô…).
-
Được pha thành dung dịch dinh dưỡng để tưới cây trong
Được pha thành dung dịch dinh dưỡng để tưới cây trong
nhà kính và tưới bón thúc cho nhiều loại rau,cây ăn quả
nhà kính và tưới bón thúc cho nhiều loại rau,cây ăn quả
.
.
Điều chế:
Điều chế:
Sản xuất theo 2 phương pháp: phương
Sản xuất theo 2 phương pháp: phương
pháp bốc hơi và không bốc hơi, ngày nay người ta sử
pháp bốc hơi và không bốc hơi, ngày nay người ta sử
dụng phương pháp bốc hơi.Cơ sở phương pháp:
dụng phương pháp bốc hơi.Cơ sở phương pháp:

NH
NH
3
3
+ HNO
+ HNO
3
3
= NH
= NH
4
4
NO
NO
3
3

Phân đạm Clorua (NH
Phân đạm Clorua (NH
4
4
Cl):
Cl):

Phân này có chứa 24 – 25% N. NH
Phân này có chứa 24 – 25% N. NH
4
4
Cl có dạng

Cl có dạng
tinh thể mịn, màu trắng hoặc vàng ngà.
tinh thể mịn, màu trắng hoặc vàng ngà.



Phân này dễ tan trong nước, ít hút ẩm, không bị
Phân này dễ tan trong nước, ít hút ẩm, không bị
vón cục, thường tơi rời nên dễ sử dụng.
vón cục, thường tơi rời nên dễ sử dụng.

Là loại phân sinh lý chua. Vì vậy, nên bón kết
Là loại phân sinh lý chua. Vì vậy, nên bón kết
hợp với lân và các loại phân bón khác.
hợp với lân và các loại phân bón khác.

NH
NH
4
4
Cl không nên dùng để bón cho thuốc lá, chè,
Cl không nên dùng để bón cho thuốc lá, chè,
khoai tây, hành, tỏi, bắp cải, vừng, v.v Ở các
khoai tây, hành, tỏi, bắp cải, vừng, v.v Ở các
vùng khô hạn, ở các chân đất nhiễm mặn không
vùng khô hạn, ở các chân đất nhiễm mặn không
nên bón phân đạm clorua, vì ở những nơi này
nên bón phân đạm clorua, vì ở những nơi này
trong đất có thể tích luỹ nhiều clo, dễ làm cho cây
trong đất có thể tích luỹ nhiều clo, dễ làm cho cây

bị ngộ độc.
bị ngộ độc.