CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NH3

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm
Đề Tài:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NH3
Nhóm 2: 1. Nguyễn Thị Bích Thảo
2. Phạm Quốc Cường
3. Nguyễn Xuân Đồng
4. Nguyễn Hoàng
5. Nguyễn Thành Công

Giảng viên hướng dẫn:TS.

6. Nguyễn Ngọc Huy

Lê Thanh Thanh
LOGO


NỘI DUNG
I. KHÁI QUÁT CHUNG
II. ỨNG DỤNG CỦA NH3
III. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NH3
IV. SẢN XUẤT NH3
V. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO


I. KHÁI QUÁT CHUNG

Nguồn gốc hình thành Amoniac?


Nguồn gốc tự nhiên



Nguồn gốc nhân tạo


I. KHÁI QUÁT CHUNG

 Nguồn gốc tự nhiên:
- Nước mưa, nước biển.
- Hoạt động của núi lửa.
- Khoáng chứa sôđa.


I. KHÁI QUÁT CHUNG

 Nguồn gốc nhân tạo:
- Các nhà máy sản xuất phân đạm
- Các nhà máy chuyên sản xuất Amoniac lỏng
- Hoạt động sinh hoạt của con người


I. KHÁI QUÁT CHUNG

Thành phần các chất có trong nước biển


I. KHÁI QUÁT CHUNG

A. Tính chất vật lý
Amoniac

là một chất không màu, mùi khai và

xốc, nhẹ hơn không khí d = 0,76g/l.
Amoniac

hoá lỏng ở -340C và hoá rắn ở

-780C. Trong số các khí, amoniac tan được nhiều
nhất trong nước.1 lít nước ở 2000C hoà tan được
800 lít NH3.


I. KHÁI QUÁT CHUNG
A. Tính chất vật lý
N

1070

H

H
H


II. KHÁI QUÁT CHUNG
B.Tính chất hóa học

N2 + H2

to
Muối

+ acid

-3

NH3

NH4+

+H2O

NH4+ +
OH

Oxi Hoá
N2 + H2O

9

N2 + HCl
Sản xuất Amoniac

-


II. ỨNG DỤNG CỦA NH3

 Làm phân bón
 Điều chế acid nitric
 Kỹ nghệ làm lạnh
Ngoài ra: Amoniac còn được dùng trong các lĩnh
vực dầu khí, thuốc lá, y học,…


II. ỨNG DỤNG CỦA NH3


II. ỨNG DỤNG CỦA NH3


III. NGUYÊN LIỆU

Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất NH3 là N2
và H2 .
1. Điều chế nitơ


III. NGUYÊN LIỆU
NI TƠ
Từ khí quyển
PP hồ
quang

N2 + O2  2NO -179.2KJ

Trong công
nghiệp

Phân chia
không khí
Không Khí

PP
xianamit

CaC2 + N2  CaCN2 + C
+301,5 KJ

PP
amoniac

N2 + 3H2  2NH3 + Q

Ni tơ
Oxy
Ar
khí khác

Nhân N2 & H2


III. NGUYÊN LIỆU

2. Hydrogen
Chuyển hóa mêtan

Chuyển hóa oxit
cacbon

HIDRO

Phân chia khí cốc
15

Điện phân H2O hay
SảnNaCl
xuất Amoniac


III. NGUYÊN LIỆU
CH4 + H2O  CO + 3H2 – 206kJ
CH4 + ½ O2  CO + 2H2 + 35kJ
CO + H2O
 CO2 +H2 +41 kJ
CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2 – 165 kJ

 Áp suất khí quyển hoặc áp suất cao.
 Có sử dụng chất xúc tác (gọi là chuyển
hóa xúc tác) hoặc không dùng chất xúc
tác (chuyển hóa ở nhiệt độ cao).
 Có thể dùng các chất xúc tác Ni phủ
lên oxit nhôm hay là phủ lên oxit
mangan.

Chuyển hóa mêtan
có thể tích V tăng, nên khi tăng áp suất
thì nồng độ CH4 sẽ tăng lên trong hỗn
hợp khí, nhưng quá trình chuyển hóa vẫn

diễn ra thuận lợi khi nâng áp suất vì tốc
độ phản ứng sẽ tăng lên. Thường tận
dụng áp suất của khí tự nhiên nhằm tiết
kiệm điện năng để nén khí.

 Quá trình chuyển hóa không xúc tác
nhiệt độ cao khí metan đượ thực hiện
theo phản ứng:
CH4 + ½ O2  CO + 2 H2 + 35
kJ
 Khi nhiệt độ ≈ 1250 0C. Khí nhận
được theo phương pháp này có chứa
mồ hóng. Mồ hóng có thể rửa sạch


 Khí thu được sau khi chuyển hóa
metan chứa 20 – 40 % oxit cacbon.
Tác dụng giữa CO và hơi nước tiến
hành theo phản ứng thuận nghịch,
tỏa nhiệt:
CO + H2O CO + H2 + 36,6
kJ( 5000C )

 không kèm theo sự thay đổi thể tích
nên khi tăng áp suất sẽ tăng tốc độ
phản ứng mà không ảnh hưởng đến
hiệu suất cân bằng H2.
 Tăng hàm lượng hơi nước trong hỗn
hợp khí thì quá trình chuyển hóa CO
hoàn toàn hơn.

Chuyển hóa oxit cacbon
 Nhiệt độ tối ưu hạ xuống theo độ tăng
mức chuyển hóa. Nhưng nhiệt độ thực
trong vùng xúc tác sẽ tăng lên nếu
không dẫn nhiệt ra ngoài. Để tránh
điều mâu thuẫn này có thể chuyển hóa
2 bậc trong thiết bị tầng với sự giảm
nhiệt độ nhờ hiện tượng bay hơi nước
giữ các tầng.

 Khi tăng nhiệt độ sẽ chuyển dịch cân
bằng về phía trái (không mong muốn).
Tuy nhiên ở nhiệt độ thấp phản ứng
xảy ra chậm ngay cả khi có mặt chất
xúc tác
 Phương pháp chuyển hóa xúc tác Sn –
Cr – Cu (thiếc, crom, đồng) ở nhiệt độ
thấp. (200 – 3000C và lượng dư CO
trong khí ra khoảng 0,2 – 0,4% )


 Hấp thụ bằng các chất hấp phụ lỏng.
Phương pháp được dùng để làm sạch
khỏi CO2 và CO

 Hấp phụ các tạp chất bằng các chất hấp
phụ rắn: phương pháp được dùng khi
hàm lượng tạp chất nhỏ.

Làm Sạch Khí

 Hydro hóa xúc tác, sau đó tách nước
tạo thành. Phương pháp được sử dụng
khi hàm lượng CO2, CO và O2 trong
khí chuyển hóa thấp.

 Ngưng tụ tạp chất bằng cách làm sạch
sâu sắc. Phương pháp này hiện nay
được dùng rộng rãi trong công nghiệp
sản xuất acid HNO3. Tuy nhiên
phương pháp tiêu tốn nhiều năng lượng
nên đang bị hạn chế dần.


 Khí tự nhiên thường chứa S dưới dạng
sunfua hydro H2S, sunfua cacbon CS2,
lưu huỳnh – oxit cacbon COS,
etymerkaptan C2H5SH. Các hợp chất
này có hàm lượng chung khoảng 5 – 30
mg/m3.

 Trước khi làm sạch, các hợp chất chứa
lưu huỳnh được hydro hóa đến sufua
hydro H2S trên các chất xúc tác Co-Mo
ở t = 350 – 450 0C.

Làm sạch khỏi những hợp chất chứa S.

 Sunfua hydro tạo thành sẽ hấp phụ

bằng bằng các chất hấp phụ rắn
hay lỏng.

 Phương trình phản ứng
CS2 + 4H2  2H2S + CH4
RSH +H2
 H2S + CH4
COS + 4 H2  H2 +CH4 + H2O


 Sau khi chuyển hóa CO trong khí còn
chứ độ 17 – 30 % CO2
Khí CO2 có thể làm sạch bằng các chất
hấp phụ lỏng: nước, etanolamin, các dung
dịch kiềm...

 Rửa etanolamin
CO2 + 2RNH2+ H2O  (RNH3)CO3
CO2+(RNH3)CO3 + H2O 
2RNH3HCO3

Làm sạch khí quyển chuyển hóa khỏi CO2

 Một số chất khác cũng hấp phụ
CO2 như các hợp chất hữu cơ :
metanol,propilen cacbonat,
sunfotan...

 Rửa bẳng các dung dịch nóng bồ tạt
dược tiến hành dưới áp suất 1.106 –

2.106 N ở t0 =110 – 1200C thường
dùng dung dịch 25% K2CO3 được
kích hoạt bẳng asen (As2O3)


 Hấp phụ bẳng dung dịch amiac - đồng

 Rửa bằng dung dịch amoniac –
đồng
p =(1 – 3 ).107n/m2 , t = 0 –
250c(nhiệt độ thấp hơn dễ xảy
ra hiện tượng kết tinh dung
dịch) . Thường sử dụng dung
dịch đồng – amniac của các
aicd yếu : axetic (axetat)
cacbonic (cacbonat) và
muravic

Hydro hóa xúc tác (khi hàm lượng co thấp).

Ngưng tụ tạp chất bằng phương
pháp làm lạnh sâu

Làm sạch khí
khỏi CO

Phương pháp hyro hóa
Xúc tác niken (phủ lên oxit
nhôm ) ở t= 200 – 4000c
CO + 3H2  CH4 + H2O

CO2 +4 H2  CH4 + 2H2O

 Rửa khí bằng nitơ hóa lỏng

Biện pháp ngưng tụ phân đoạn
bằng cách làm lạnh sạu dùng để
phân chia khí cốc hóa là một hỗn
hợp có thành phần phức tạp
Biện pháp ngưng tụ phân đoạn
bằng cách làm lạnh sạu dùng để
phân chia khí cốc hóa là một hỗn
hợp có thành phần phức tạp

21

Sản xuất Amoniac


IV. SẢN XUẤT NH3


Cơ sở lý thuyết:
N2 + 3H2

2NH3 + Q

Theo Le Shatelia : Khi tăng P cân bằng sẽ
chuyển dịch theo chiều thuận tạo NH3 và giải
phóng một lượng Q lớn hơn.

IV. SẢN XUẤT NH3

Bảng 7: Hàm lượng NH3 trong hỗn hợn cân
bằng
Nhiệt Độ, 0 C

200
300
400
500
600
700

Hàm lượng NH3 dưới P
30.106 N/m2
100.106
N/m2
89.94
98.29
70.96
92.55
47.00
79.82
26.44
57.47
13.77
31.43
7.28
12.83

IV. SẢN XUẤT NH3

- Chất xúc tác:
Trong quá trình tổng hợp NH3 có thể sử dụng
các chất xúc tác Fe, Pt, Mg, W, U, Rh,…
Trong số này hoạt độ cao nhất là Fe, U. Trong
công nghiệp xúc tác Fe được sử dụng rộng rãi
nhất. Nó chứa 3 chất kích hoạt là Al2O3, K2O,
CaO.


IV. SẢN XUẤT NH3