Thiết kế phân xưởng sản xuất Axit Nitric

LOGO
PowerPoint Template
Môn: Thiết kế quy trình trong công nghệ lọc dầu
Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất Axit Nitric

www.themegallery.com
Giáo Viên Hướng Dẫn


Th.s Phạm Trung Kiên
Nhóm 2:

Nguyễn Thị Ngọc Dung
Ngô Văn Duy
Phạm Vũ Dũng
Đào Thị Thanh Hải
Mai Văn Để
www.themegallery.com
Contents
Content
IV. Lựa chọn vị trí nhà máy
III. Lựa chọn quá trình
II. Nghiên cứu tính khả thi của dự án
V. Đánh giá kinh tế
I. Đưa ra vấn đề thiết kế
VI. Kết luận
www.themegallery.com
I. Đưa ra vấn đề thiết kế
1.1 Đánh giá ban đầu và thông số kỹ thuất
 Đề xuất xây dựng phân xưởng sản xuất axit nitric với
công suất 200.000 tấn/năm, dự kiến được xây dựng ở Thái

Bình
 Các phân xưởng khác cùng trong nhà máy là phân xưởng
sản xuất amoniac và amoni nitrat.
 Khoảng 70% lượng sản phẩm của nhà máy sẽ được tiêu
thụ tại chỗ để sản xuất amoni nitrat tinh thể.
 Nhà máy sử dụng công nghệ hiện đại của CHLB Đức và
các thiết bị của các nước G7, Liên minh châu Âu
x
1.2 Xác định các thông tin cơ bản của bài toán

www.themegallery.com
Axit nitric là một axit mạnh và là một
tác nhân có khả năng oxit hóa lớn, nó
có rất nhiều ứng dụng trong công
nghiệp chế biến hóa chất
Nó có giá trị thương mại, sử dụng làm
tác nhân nitrat hóa, oxi hóa, làm dung
môi, tác nhân oxi hóa, xúc tác và tác
nhân thủy phân

khoảng 65% axit nitric được dùng để
sản xuất amoni nitrat ( đặc biệt là sản
xuất phân bón).

www.themegallery.com
Làm tinh
khiết acid
Hấp thụ
NO,NO
2

Oxi hóa
amoniac

Sử dụng các phương pháp truyền thống như:
• Chưng cất với tác nhân hydrat hóa là H
2
SO
4
hoặc Mg(NO
3
)
2


• Phản ứng với các oxit nito bổ sung





Oxit nito được hấp thụ bằng nước thu được acid có
nồng độ từ 50-68% khối lượng

Sử dụng oxi không khí oxi hóa để thu được NO, NO
2

Các bước sản xuất acid nitric
1.3 Tính chất và mục đích sử dụng acid
www.themegallery.com

Tính
chất
Axit nitric là một chất lỏng không màu ở nhiệt độ phòng và áp
suất khí quyển.

Nó hòa tan trong nước với bất kì một tỷ lệ nào và giải phóng
một lượng nhiệt khi hòa tan. Khả năng hòa tan này là xu hướng
để hình thành các phương pháp sản xuất cho nhà máy sản xuất
axit nitric thương mại
Nó là một axit mạnh và điện li gần như hoàn toàn thành các ion
trong dung dịch loãng
Nó cũng là một tác nhân oxi hóa mạnh nhưng lại thụ động với
một số kim loại như: sắt, nhôm.

www.themegallery.com
Ứng
dụng
Axit nitric có những ứng dụng vô cùng đa dạng trong công
nghiệp hóa chất. Nó có ứng dụng thương mại như làm tác nhân
nitrat hóa, tác nhân oxi hóa, dung môi, tác nhân hoạt hóa, làm
tác nhân xúc tác và thủy phân
Ứng dụng quan trọng nhất là sử dụng để sản xuất amoni nitrat
trong các ngành công nghiệp phân bón và thuốc nổ, chúng
chiếm khoảng 65% lượng sản phẩm trên thế giới của axit nitric.
Nó còn ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác như: tẩy
thép không gỉ, luyện thép, sản xuất thuốc nhuộm, chất dẻo và
sợi tổng hợp
Hầu hết các phương pháp được sử dụng trong việc thu hồi urani
như : trao đổi ion và chiết bằng dung môi đều sử dụng axit nitric
www.themegallery.com

Nguy
cơ
tiềm ẩn các nguy cơ gây hại cho sức khỏe con người khi
xử lí và vận hành với axit nitric
gây ăn mòn nó thâm nhập và phá hủy da cùng với các mô
bên trong, khi tiếp xúc có thể gây bỏng nặng
các oxit của ni tơ là sản phẩm trung gian trong quá trình
sản xuất cũng là các chất độc
Cần đánh giá các mối nguy hiểm trong quá trình thiết kế nhà máy
nhằm hạn chế những ảnh hưởng không mong muốn xảy ra
www.themegallery.com
Diagram
Năm 1901, Wilhelm
Ostwald đã lần đầu
tiên đạt được quá trình
oxy hóa amoniac bằng
xúc tác trên chất xúc
tác Pt. Các oxit của ni
tơ được tạo ra dễ dàng
làm lạnh và hòa tan
trong nước để tạo ra
dung dich axit nitric
Phương pháp
sản xuất Acid

Năm 1903 thì lò điện
hồ quang đã thay thế
kĩ thuật nguyên thủy
này. Trong quá trình
hồ quang, axit nitric

được sản xuất trực
tiếp ni tơ và oxi bằng
cách cho không khí
quá một lò hồ quang
điện
Cho đến đầu thế kỷ 20,
axit nitric được sản
xuất bằng cách cho axit
sunfuric phản ứng với
kali nitrat hoặc natri
nitrat

www.themegallery.com
Kỹ thuật vận hành trong
công nghiệp
hệ thống ấp suất cao
không thay đổi trong
suốt quá trình
hệ thống phân chia
áp suất
Phương pháp cải
tiến Cải tiến hiện
nay
Các nhà máy
sản xuất ở Mỹ
 Các nhà máy ở châu Âu
 vận hành quá trình oxi hóa
amoniac ở áp suất khí
quyển, trong khi phân
xưởng hấp thụ lại vận hành

ở áp suất cao (nâng cao tốc
độ hấp thụ).
Nỗ lực để giảm sự
mất mát xúc tác trong
quá trình. Các bộ lọc
để thu hồi Pt trong
các giai đoạn khác
nhau của quá trình.

 1.5 Quá trình oxi hóa amoniac

Các phản ứng xảy ra khi thực hiện quá trình
www.themegallery.com
II. Nghiên cứu tính khả thi
 2.1 tình hình trong nước


- Nhìn chung, tình hình sản xuất các hóa chất cơ bản, trong đó có axit nitric
ở Việt Nam chưa phát triển đủ mạnh.
- Sản lượng các hóa chất vô cơ cơ bản như H2SO4, NaOH, HNO3… chưa
đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong nước, mà vẫn phải phụ thuộc
vào nguồn nhập khẩu từ nước ngoài.
- Ở Việt Nam, axit nitric hầu như chỉ được sử dụng để sản xuất amoni nitrat
(phân bón nitơ và thuốc nổ phục vụ khai thác mỏ và an ninh quốc phòng).
- Nguồn HNO3 chủ yếu dựa vào nguồn cung nhập khẩu từ nước ngoài (Hàn
Quốc).

www.themegallery.com
 2.2 thị trường toàn cầu

Phân phối thị trường trên thế giới


www.themegallery.com

 Sản xuất trên thế giới hiện nay là khoảng 34 triệu tấn mỗi năm, và trên
30% được sản xuất tại Hoa Kỳ.
 Lượng sản xuất còn lại, khoảng 60% ở tại châu Âu. Liên Xô (6 triệu tấn),
Anh (3,3 triệu tấn), Ba Lan (2,4 triệu tấn) và Pháp (1,5 triệu tấn) là nhà sản
xuất chính.

 Tính khả thi của dự án là việc xây dựng 1 nhà máy sản xuất amoni
nitrat với công suất 200.000 tấn/năm sẽ yêu cầu khoảng 158.000 tấn
axit nitric mỗi năm
 Nguồn hóa chất như axit nitric vẫn còn phụ thuộc vào nguồn nhập
khẩu, vì vậy, đây là dự án có ý nghĩa lớn trong việc tự chủ, ổn định,
phát triển kinh tế, đảm bảo an ninh chính trị, quốc phòng cho đất
nước
www.themegallery.com
III. Lựa chọn quá trình vận hành
www.themegallery.com
Quá trình áp suất đơn
www.themegallery.com
Quá trình áp suất kép
www.themegallery.com

Bảng So sánh hai quá trình

www.themegallery.com

Bảng So sánh năng lượng của quá trình

www.themegallery.com
Mối tương quan giữa áp suất vận hành, nhiệt độ tấm lọc xúc
tác và độ chuyển hóa
 Kết luận quá trình


 Qui trình đơn áp dường như được ưa chuộng cho nhà máy sản xuất
280 tấn/ngày axit nitric 60%.
 Lợi thế chi phí đầu tư của quá trình này vượt quá những lợi ích về cơ
cấu chi phí vận hành của quá trình áp suất kép.
 Hơn nữa, nhiệt độ cao hơn và hiệu ứng thuận lợi về áp suất cho phép
phục hồi nhiều hơn năng lượng từ quá trình này.
 Sự lựa chọn này, được thực hiện trên cả hai cơ sở kinh tế và vận hành.

www.themegallery.com
IV. Lựa chọn vị trí nhà máy
 Chú ý khi lựa chọn nhà máy


 Thu thập những thông tin cần thiết về những vị trí có thể xây dựng
dựa trên cơ sở từng vùng
 Nếu không có vị trí nào thích hợp trong vùng khảo sát thì tìm hiểu
những vùng khác thuộc vùng lãnh thổ quốc gia
 Vấn đề ô nhiễm môi trường, những tai nạn thường xảy ra trong các
khu công nghiệp
 Ưu tiên cho công nhân sống gần gia đình và gần nơi làm việc.

www.themegallery.com
Một số yếu tố quan trọng để lựa chọn vị trí
 Địa hình thích hợp, dưới bề mặt, thoát nước, vv…
 Giao thông phù hợp cho vận chuyển nguyên liệu và hóa chất, và xây
dựng một nhà máy hóa chất.
 Gần mạng lưới giao thông lớn, ví dụ như đường giao thông, đường sắt,
sân bay, đường thủy, cảng.
 Có một lực lượng lao động địa phương và khoảng cách giữa các cộng
đồng địa phương.
 Sẵn có nguồn nước sinh hoạt và nước làm mát nhà máy.
 Sự tồn tại của các dịch vụ được trang bị để đối phó với một tai nạn
công nghiệp chính.
 Điều kiện khí hậu, ví dụ độ ẩm, tốc độ gió tối đa và hướng, lượng mưa,
vv…

www.themegallery.com
Xem xét vị trí
- Axit nitric và khí nito oxit có trong quá trình này có tính độc cao. Vì
vậy, phải lựa chọn địa điểm và bố trí nhà máy sao cho hạn chế được
ảnh hưởng của nó tới môi trường và con người.
- Phân xưởng axit nitric chỉ là một phần của tổ hợp nhà máy hóa chất,
gồm cả phân xưởng amoniac và phân xưởng amoni nitrate.Nghiên cứu
đặc điểm của ba phân xưởng trong nhà máy để lựa chọn vị trí thích
hợp.
- Các địa điểm được chọn cho mỗi phân xưởng là một phần của nhà
máy hóa chất lớn hơn có diện tích khoảng 10 ha.
- Dễ tiếp cận cảng, các cơ sở đường sắt lân cận, nguồn nước sông nhiều(
cho mục đích làm mát quá trình).

www.themegallery.com

Lựa chọn địa điểm
- Đặt gần thị trường đã tính toán trước
- Sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có( bao gồm cảng và hai đường sắt)
- Chi phí ít nhưng có hiệu quả
- Lượng lao động tại nhà máy phù hợp
- Trong việc xác định vị trí cho phân xưởng axit nitric, cần xem xét các
yếu tố khác một cách rộng hơn. Phân xưởng này là một phần của phức
hợp hóa chất lớn liên quan đến việc sản xuất amoniac( nguyên liệu là
axit nitric) và amoni nitrate( sử dụng hầu hết các sản phẩm axit nitric).
- Một vị trí có diện tích khoảng 10 ha là đạt tiêu chuẩn

www.themegallery.com