KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITRÔ - Bài 1 docx

12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
1
CHƯƠNG III – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HP
CHẤT CHỨA NITRƠ
BÀI 1: KỸ THUẬT TỔNG HP NH
3
1. Tính chất-Ứng dụng
2. Q trình tổng hợpNH
3
3. Qui trình cơng nghệ
BÀI 2: SẢN XUẤT HNO
3
BÀI 3 : SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
2
BÀI 1: KỸ THUẬT TỔNG HP NH
3
I. Tính chấtNH
3
(SV tựđọc “Hóa vô cơ – Nguyễn Đình Soa”
II. Ứng dụng:
Dung dịch NH
3
sử dụng như là 1 tác nhân làm
sạch khói NH
3
Làm sạch
NH
4
HSO
3

Bộtgiấyvàgiấy
Sảnxuấtthuốc sulfonamitDượcphẩm
Chấtlàmlạnh cho gia đình và cơng nghiệpKhác
nylon, -[(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-CO]-,
và các polyamit khác
Sợivànhựa
NH
4
NO
3
Chấtnổ
Tổng hợp: HNO
3
, NaHCO
3
, Na
2
CO
3
, HCN,
N
2
H
4
Hóa chất
Sảnxuất: (NH
4
)
2
SO

4
, (NH
4
)
3
PO
4
, (NH
4
)NO
3
,
(NH
2
)
2
CO
Phân bón
Sử dụngCơng nghiệp
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
3
III. Quá trình tổng hợp NH
3
- Chế tạo khí nguyên liệu
- Tinh chế khí nguyên liệu
- Tổng hợp NH
3
Quá trình gồm 3 bước:
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
4

III.1 Chế tạo khí nguyên liệu
III.1.1 Chế tạo nitrơ
III.1.1.1 Chế tạo nitrơ bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
5
1. Bộ phậntraođổinhiệt
2. Đáy tháp tinh cất dưới
3. Tháp chưng cất dưới
(0,6MPa)
4. Tháp chưng cất trên
(0,14MPa)
5. Đáy tháp tinh cất trên
A. Vùng giàu oxi
B. Vùng tích tụ nitơ
C. Vùng tích tụ oxi
D. Vùng có nồng độ oxi như
vùng A
V
1
, V
2
, V
3
Van tiết lưu
1
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
6
III.1.1.2 Chế tạo nitrơ bằng phương pháp khí hóa than khô bằng không khí
Biến thiên thành phần khí theo chiều dày lớp than
Khơng khí

12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
7
III.1.2 Chế tạo hydro
III.1.2.1 Điện phân nước (chất điện ly KOH): độ sạch 99,7% H
2
III.1.2.2 phản ứng chuyển hóa khí thiên nhiên, khí dầu mỏ, dầu mỏ
III.1.2.3 Khí hóa than bằng hơi nước
C + H
2
O
hơi
→ CO + H
2
C + 2H
2
→ CH
4
C + H
2
O
hơi
→ CO
2
+ 2H
2
CO + 3H
2
→ CH
4
+ H

2
O
hơi
CO + H
2
O
hơi
→ CO
2
+ H
2
CO
2
+ 4H
2
→ CH
4
+ 2H
2
O
hơi
2H
2
+ O
2
→ 2H
2
O
hơi
CO(g) + 3H

2
(g)
Ni catalyst
>
700
o
C
CH
4
(g) + H
2
O(g)
C
n
H
2n+2
+ nH
2
O nCO + (2n+1)H
2
-Q (1)
C
n
H
2n+2
+ 2nH
2
O nCO
2
+ (3n+1)H

2
-Q (2)
U
U
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
8
III.1.3.1 Khí hóa than ẩm, tác nhân khí hóa là hỗn hợp không khí – hơi nước
2C + O
2
+ 3,76N
2
→ 2CO + 3,67N
2
+ 56600
C + H
2
O
hơi
→ CO + H
2
- 29300
3,93C + O
2
+ 3,76N
2
+ 1,93H
2
O → 3,93CO + 1,93H
2
+ 3,76N

2
III.1.3 Chế tạo hỗn hợp N
2
+ 3H
2
III.1.3.2 Phân ly khí than cốc
-239,854 - 63H
2
-147,132 – 8N
2
-140,75 – 8CO
-118,820,3 – 0,8O
2
-82,520 – 32CH
4
9,70,9 – 3C
2
H
4
320,3 – 0,8C
2
H
6
92,3ÍtC
3
H
6
Nhiệt độ tới hạnNồng độ, % thể tíchKhí
Thành phần của
khí than cốc

12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
9
III.2 Làm sạch khí nguyên liệu
Các tạp chất thường gặp:
- Các hợp chất của lưu huỳnh: H
2
S, COS, CS
2
…
-Các hợp chất của cacbon: CO, CO
2
- Bụi, mù, dầu phân tán, hơi nước
- Một lượng nhỏ O
2
3,59Khí hóaThan
2,40Oxi hóa bộ phậnDầu mazut
1,42
2,09
Refocming
Oxi hóa bộ phận
Dầu naphtha
1,22
1,63
Refocming
Oxi hóa bộ phận
Khí thiên nhiên
Tấn CO
2
thu được / tấn NH
3

Phương pháp chế tạoNguyên liệu
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
10
III.3 Tổng hợp NH
3
3
22
13
22
.
NH
f
NH
f
K
ff
=
f
p
γ
=
33 3
22 2 2 2 2
**
13 1 3 1 3
** **
22 2 2 2 2
1

.

NH NH NH
y
p
NH N H NH
PY
K
K
PP
P
PYY
γ
γγ
===
1. Cân bằng phản ứng: 1,5H
2
+ 0,5N
2
NH
3
+ Q
U
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
11
12/7/2010 604005 - Chng 3 - Bai 1
12
2. Toỏc ủoọ phaỷn ửựng
Phửụng trỡnh Temkin:
3
2
2

32
2
3
12
23
NH
H
N
NH H
p
p
rkp k
pp




=






12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
13
Các yếu tố ảnh hưởng tốcộ phản ứng:
a. Ảnh hưởng của áp suất:
22
2

1,5
1,5
12
0,5 1,5
.
.
HN
a
aH
yy
y
rkP k
yPy
=−
1.5 x 10
-5
500
1.6 x 10
-4
400
4.3 x 10
-3
300
4.4 x 10
-1
200
6.4 x 10
2
25
K

cb
Nhiệt độ (
o
C)
b. Ảnh hưởng của nhiệt độ:
12/7/2010 604005 - Chng 3 - Bai 1
14
Phng trỡnh Temkin
Khi r
0
= 3
Phng trỡnh cõn bng
c. Anh hửụỷng cuỷa tyỷ leọ H
2
/N
2
:
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
15
e. Chất xúc tác: Fe + 1,3%Al
2
O
3
+ 1,6%K
2
O
f. Đầu độc xúc tác:
-Các hợp chất của S, As, P, clo gây đầu độc vónh cửu
-Các hợp chất của oxi (O
2

, H
2
O, CO, CO
2
, NO) thường gây đầu độc tạm thời
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
16
IV. Quy trình công nghệ
Bơm
nén
khí
Bơm tuần hoàn
khí
Gia
nhiệt
kiểu
ống
xoắn
Khí đã được
gia nhiệt
(130-
300atm)
Thiết
bò làm
lạnh
Trao đổi nhiệt
Giãn nở
khí lạnh
Quay vòng
khí không

pư N
2
và H
2
12/7/2010 604005 - Chương 3 - Bai 1
17