KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITRÔ - Bài 3 doc

12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
1
CHƯƠNG II – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HP
CHẤT CHỨA NITRƠ
BÀI 3: SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM
1. Sản xuất nitrat amôn
2. Sản Xuất Urê
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
2
BAỉI 3: SAN XUAT PHAN ẹAẽM
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
3
1. Sản xuất nitrat amôn
- Sơ lượt lòch sử sản xuất phân nitrat amon
•Loại đạm hỗn hợp này lần đầu tiên được dùng làm
phân bón ở châu Âu sau Chiến tranh Thế giới Lần thứ
Nhất do một lượng lớn tồn dư khơng được dùng làm
thuốc nổ.
• Ở Mỹ, amơni nitrat được dùng lần đầu vào năm 1926
với nguồn nhập từ Đức. Sau đó được sản xuất ở trong
nước dưới dạng rắn và dung dịch,sảnlượng tăng
mạnh từ 383.000 tấnnăm 1943 lên 7,3 triệutấnnăm
1980.
•Năm 1994 lượng amơni nitrat chiếm 5,3% trong số 12,6
triệu tấn đạm tiêu thụởMỹ.
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
4
- Quá trình sản xuất được chia ra 3 công đoạn:
- Phản ứng trung hoà: NH
3
+ HNO

3
→ NH
4
NO
3
+ 148,6 kJ
- Cô đặc chân không
- Kết tinh nitrat amôn
- Vài tính chất vật lý của nitrat amôn
- Quy trình sản xuất nitrat amôn:
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
5
Quy trình tận dụng nhiệt của phản ứng trung hòa
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
6
Quy trình tận dụng nhiệt của phản ứng trung hòa
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
7
Thiếtbị
bốchơi
NH
3
Trung hòa
Thùng
chứa
dd
tràn
Cô đặc
Bể trộn&
bơm

TB tạo hạt
Băng
tải
Tiềnsấy
Sấy
Làm
nguội
Gàu
nâng
sàng
Quay
vòng
Bọc
hạt
Gàu
nâng
Băng
tải
Kho
chứa
Gia nhiệt
axit
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
8
2. Sản Xuất Urê (carbamit)
2.1 Đặc tính kỹ thuật của Urê
Tên gọi, hình dạng, pH, t
nc
, d, w%, hàm lượng đạm, hàm
lượng biurê, cỡ hạt

2.2 Tính chất lý hóa
Tính tan
Sự thủy phân của urê trong nước
Phân hủy nhiệt
Phản ứng với các muối khác
733,
0
100
0
C
167,
0
40
0
C
400,
0
80
0
C
108,
0
20
0
C
251,
0
60
0
C

66,70
0
C
g urê/100g H
2
O
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
9
2.3 Ứng dụng:
-Nông nghiệp
-Công nghiệp
2.4 Quá trình sản xuất ure
2.4.1 Nguyên liệu
2.4.2 Quá trình tạo ure
Phản ứng tạo carbamit tiến hành theo 2 giai đoạn
Giai đoạn 1: tạo thành carbamat:
2NH
3
+ CO
2
→ NH
2
COONH
4
+ 159,1 kj
Giai đoạn 2: dehydrat:
NH
2
COONH
4

⇔ CO(NH
2
)
2
+ H
2
O -258kj
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
10
Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng phản ứng tổng hợp ure
a. Ảnh hưởng của áp suất (2NH
3
+ CO
2
→ NH
2
COONH
4
)
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
11
b. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian
( NH
2
COONH
4
⇔ CO(NH
2
)
2

+ H
2
O -258kj )
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
12
c. Ảnh hưởng của H
2
O đưa vào trong quá trình tổng hợp
( NH
2
COONH
4
⇔ CO(NH
2
)
2
+ H
2
O - 258kj )
(út)
p
h
τ
ϑ
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
13
d. Ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ NH
3
: CO
2

2NH
3
+ CO
2
→ NH
2
COONH
4
NH
2
COONH
4
⇔ CO(NH
2
)
2
+ H
2
O
NH
3
+ H
2
O → NH
3
.H
2
O
Ngoài ra, NH
3

còn làm giảm sự thủy phân
của cacbamat amoni thành các sản phẩm
phụ, giảm sự ăn mòn thiết bò
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
14
e. Ảnh hưởng của độ tinh khiết của CO
2
Nồng độ CO
2
cho tổng hợp ure ≥ 98,6%
Nếu hàm lượng CO
2
từ 98 – 99% giảm xuống 85 – 86% thì mức
độ chuyển hóa giảm từ 65 xuống 45%
2.4.3 Sơ đồ công nghệ tổng hợp ure
• Công nghệ tổng hợp ure không tuần hoàn
• Công nghệ tổng hợp ure tuần hoàn khí nóng: Chemico
• Công nghệ tổng hợp ure tuần hoàn toàn bộ dạng lỏng:
Montencarbon, Stamicarbon, Toe- koaxu
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
15
Sơ đồ tổng hợp ure không tuần hoàn khí không phản ứng (1922 – Đức)
CO
2
Máy nén
Máy nén
NH
3
Tháp tổng hợp
Chưng phân giải cấp 1

Phân ly khí
Chưng phân giải cấp 2
Cô đặc dung dòch ure
Sấy phun tạo hạt
Ure sản phẩm
Sản xuất (NH
4
)
2
SO
4
khí
khí
P
CO2
= P
NH3
= 150 at,
t = 200
0
C, η=50% (2 giờ)
T
th
= 160 – 170
0
C
Tháp chưng: P thường,
t = 80-95
0
C

12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
16
Sơ đồ tuần hoàn khí nóng (1965 Chemico - Mỹ)
P=15-30
P =1,5-5
Chân không
P = 200 at, t = 200
0
C
NH
3
/CO
2
= 2,5, H
2
O/CO
2
= 0,625
t
3 đ
= 150
0
C, t
3 s
= 425
0
C
η
NH3
= 90%

Ưu: giảm đầu tư xây dựng và chi phí thấp
Nhược: ăn mòn thiết bò cao
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
17
Sơ đồ tuần hoàn toàn bộ dạng lỏng
P = 420 at, t = 200-210
0
C, NH
3
/CO
2
= 5, H
2
O/CO
2
= 0,78, P
5
= 14at, t
5
= 118
0
C
Nhược: năng suất tb thấp, độ ăn mòn tb cao và áp suất cao, chi phí lớn
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
18
Sơ đồ tuần hoàn toàn bộ dạng lỏng: Stamicacbon
P = 120-150 at, t = 170-190
0
C
NH

3
/CO
2
= 2,4 – 2,8; P
11
= 3-6at
Ưu: giảm diện tích xây dựng,
chi phí điện thấp, giảm
lượng dd tuần hoàn do nồng
độ cao
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
19
Sơ đồ tuần hoàn toàn bộ dạng lỏng: Toe-Koaxu
P = 220-230 at, t = 180-190
0
C
NH
3
/CO
2
= 3,7 – 4; H
2
O/CO
2
= 0,4
P
7
= 18at, t
7
= 133

0
C
P
13
= 3 at, t
13
= 130
0
C
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
20
Thieát bò:
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
21
12/7/2010 604005 - Chuong 3 Bai 3
22