Qui trình sản xuất phân ure

Bộ công thương
Trường đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM

Tiểu luận

Qui trình sản xuất phân ure


Mục lục

1. Khái quát về phân ure
2. Qui trình sản xuất phân ure
3. Tiêu chuẩn về phân ure
4. Tài liệu tham khảo


1. Khái quát về phân ure
•

•
•

Urê có công thức phân tử là CON2H4 hoặc (NH2)2CO

Tên quốc tế là Diaminomethanal. Ngoài ra urê còn được biết với tên gọi là carbamide
có màu trắng, dễ hòa tan trong nước, ở trạng thái tinh khiết nhất urê không mùi mặc dù hầu hết
các mẫu urê có độ tinh khiết cao đều có mùi khai


Bảng 2.1: Thành phần đặc tính của urê
Tên thành phần

Tỉ trọng d, g/ cm

3

Giá trị
13,230

Dạng tinh thể và dạng bề ngoài

Dạng kim, lăng trụ, tứ giác

0
Điểm nóng chảy, C

132,7

Chỉ số khúc xạ

1,484; 1,602

0
Năng lượng hình thành tự do ở 25 C, J/mol

-197,15

Nhiệt nóng chảy, J/g

251

Nhiệt hòa tan trong nước, J/g

243

Nhiệt kết tinh, dịch ure nước 70%, J/g

460
0
81% (20 C)

Độ ẩm tương đối

0
73% (30 C)

Nhiệt riêng, J/Kg.K
 
0
ở0 C

1439

0
50 C

1,661

0
100 C

1,887

0
150 C

2,10

Hàm lượng Nito

46,6% N


•
•
•
•
•

Urê có thể được dùng bón cho cây trồng dưới dạng rắn, dạng lỏng tưới gốc hoặc sử dụng như
phân phun qua lá đối với một số loại cây trồng.
Khi sử dụng urê không gây hiện tượng cháy nổ nguy hiểm cho người sử dụng và môi
trường chung quanh (Nitrat Ammonium rất dễ gây cháy nổ).
Với hàm lượng đạm cao, 46%, sử dụng urê giảm bớt được chi phí vận chuyển, công
lao động và kho bãi tồn trữ so với các sản phẩm cung cấp đạm khác.
Việc sản xuất urê thải ra ít chất độc hại cho môi trường.
Khi được sử dụng đúng cách, urê làm gia tăng năng suất nông sản tương đương với
các loại sản phẩm cung cấp đạm khác.


2. Qui trình sản xuất phân ure
• Gồm các công đoạn sau

1. công đoạn nén CO2
2. Tổng hợp ure và thu hồi NH3-CO2 cao áp
3. Phân hủy cacbanmate và thu hồi NH3-CO2 trung và thấp áp
4. Cô đặc
5. Tạo hạt ure
6. Xử lý nước thải



2.1 công đoạn nén CO2

CO2 bảo hòa hơi
nước

Nước ngưng

+ O2

bình tách 20- V- 2017

Máy nén ly tâm 4 cấp

Cấp nén 1

Cấp nén 2

CO2
157 bar

Cấp nén 4

Cấp nén 3


Ghi chú
•

Máy nén ly tâm bao gồm có 4 cấp trung gian và được chia làm 2 vùng nén thấp áp và cao áp. Sau
mỗi cấp đều được trang bị một thiết bị làm mát và một thiết bị tách với mục đích là để làm nguội và
tách lỏng trong dòng khí. Nhiệt độ tại cửa hút của cấp nén thứ 4 được khống chế để tránh hiện
tượng hóa rắn của CO2. Phần nước ngưng trong các bình tách trung gian được đưa về hệ thống
thải lỏng. Lưu lượng thải lỏng được khống chế bằng các van điều khiển mức.


2.2 Tổng hợp urê và thu hồi NH3 - CO2 cao áp:
•
•

Urê được tạo thành qua phản ứng tổng hợp từ NH3 (lỏng) và CO2 (khí) trong tháp tổng hợp urê R-1001. NH 3 và
CO2 phản ứng tạo thành ammonicacbamat, một phần ammonicacbamat tách nước tạo thành urê
Các phản ứng xảy ra như sau:
2 NH3 + CO2

NH2COONH4

NH2COONH4

(NH2)2CO + H2O

Trong điều kiện phản ứng T = 188-190 0C, P = 152 – 157 barg. Phản ứng thứ nhất xảy ra nhanh chóng và hoàn toàn,

phản ứng thứ hai xảy ra chậm nên quyết định vận tốc phản ứng.


•

Ammonia lỏng nạp liệu vào xưởng urê được cho qua bộ lọc FL-1002A/B. Sau đó đi vào tháp thu
hồi ammonia T-1005 và được tập trung trong bồn chứa V-1005. Từ bồn chứa V-1005, ammonia
được bơm lên áp suất 22 barg bằng bơm tăng áp P-1005A/B. một phần ammonia này được đưa
đến tháp hấp thu trung áp T-1001, phần còn lại đi vào cụm tổng hợp cao áp.

•

Ammonia vào cụm tổng hợp được bơm lên áp suất 220 barg. Trước khi vào tháp tổng hợp
ammonia được gia nhiệt và được sử dụng làm lưu chất đẩy trong bơm phun cacbamat J-1001, tại
đây cacbamat từ bình tách cacbamat V-1001 được đẩy lên áp suất tháp tổng hợp. Hỗn hợp lỏng
ammonia và cacbamat đi vào tháp tổng hợp urea, tại đây hỗn hợp này sẽ phản ứng với dòng CO2
nạp liệu.



2.3 Phân hủy cacbanmate và thu hồi NH3 - CO2 trung & thấp áp

•

Làm sạch urea và thu hồi khí xảy ra trong hai giai đoạn giảm áp suất như sau:
Giai đoạn 1 ở áp suất 18,5 barg
Dung dịch với hàm lượng CO2 thấp từ đáy thiết bị stripper E-1001 được giản nở đến áp suất
18,5 barg và đi vào phần trên thiết bị phân huỷ trung áp. Thiết bị này được chia thành 3 phần
chính:
Bình tách đỉnh V-1002

Thiết bị phân huỷ kiểu màng trong ống E-1002A/B
Bình chứa dung dịch urea Z-1002

•

•
•
•


•
•

Từ phía vỏ của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ E-1004, pha hỗn hợp được đưa vào thiết bị
ngưng tụ trung áp E-1006, tại đây CO2 được hấp thụ gần như hoàn toàn và nhiệt ngưng tụ được
lấy đi nhờ nước làm mát từ thiết bị ngưng tụ Amonia E-1009.
Từ E -1006 pha hỗn hợp chảy vào tháp hấp thụ trung áp T-1001, ở đây pha khí tách ra và đi vào
bộ phận tinh chế. Đây là tháp hấp thụ kiểu chuông (bell) hấp thụ CO2 và tinh chế NH3.

•

Các đĩa nạp liệu bằng dòng hồi lưu NH3 sạch, để cân bằng năng lượng vào cột và để
tách CO2 và H2O có trong dòng khí NH3 và khí trơ bay lên.

•

NH3 hồi lưu được lấy từ bồn chứa amonia V-1005 và được đưa vào cột bằng bơm
tăng áp amonia P-1005.

• Phân hủy cacbanmate và thu hồi
• Dung dịch với hàm lượng CO2

NH3 - CO2 ở áp suất 4 barg.

rất thấp ra khỏi thiết bị phân hũy trung áp

được giản nở đến áp suất 4 barg và đi vào phần trên của thiết bị phân
hủy thấp áp. Thiết bị này được chia thành 2 phần chính:

•
•
•

Bình tách đỉnh V-1003
Thiết bị phân hủy kiểu màng ống E-1003
Bình chứa dung dịch urea Z-1003


•

Khí ra khỏi V-1003 trước tiên được trộn với hơi ở bộ phận tinh chế của tháp chưng T-1002, và sau
đó được đưa vào phía vỏ của thiết bị gia nhiệt sơ bộ amonia cao áp E-1007, ở đây chúng được
ngưng tụ riêng phần

•

Dòng phía vỏ của E-1007 được đưa vào thiết bị ngưng tụ thấp áp E-1008, ở đây hơi NH 3 và
CO2 còn lại được ngưng tụ hoàn toàn

•
•
•

Dung dịch cácbonát ra khỏi E-1008 được thu hồi vào bồn chứa dung dịch cácbonát V-1006
Một phần nhỏ dung dịch cácbonát thấp áp cũng được làm dòng hoàn lưu của bộ phận tinh cất của
tháp chưng T-1002
Bồn V-1006 được trang bị một tháp rửa khí trơ thấp áp T-1004 để giúp điều khiển áp suất của giai
đoạn thu hồi thứ 2. T-1004 được nối với phần trên của E-1012, nơi mà nước làm mát được cung
cấp để lấy nhiệt hấp thu.



2.3. Cô đặc
•
•
•
•

Dung dịch urea ra khỏi đáy thiết bị phân hủy thấp áp được giản nở tới áp suất 0,33 bar và đi vào
phần trên của thiết bị cô đặc chân không sơ bộ.
Pha hỗn hợp ra khỏi phía ống E-1014 đi vào bình tách chân không khí lỏng thứ nhất V-1014, từ đây
một lần nữa hơi được tách ra nhờ hệ thống chân không thứ nhất PK-1003 trong khi nhờ trọng lực urê nóng
chảy khoảng 95% đi vào đáy thiết bị cô đặc chân không thứ hai E-1015 ,hoạt động ở áp suất 0,03 bar.
Hơi bão hòa ở áp suất 3,4 barg được cung cấp vào phía vỏ E-1015 để cô đặc urê chảy trong ống.
Pha hỗn hợp ra khỏi phía ống của E-1015 đi vào bình tách chân không khí – lỏng thứ hai V-1015, từ
đây hơi nước được tách ra nhờ hệ thống chân không thứ hai PK-1004, trong khi urê nóng chảy (khoảng
99,75%) được đưa tới tháp tạo hạt.

2.4 tạo hạt ure
•
•
•
•
•

Urea nóng chảy ra khỏi bình chứa Z-1015 được đưa đến vòi phun tạo hạt Z-1009 bằng
bơm ly tâm P-1008.
Hạt urea nóng chảy từ vòi tạo hạt rơi dọc theo tháp tạo hạt bằng gió tự
nhiên Z-1008, đóng rắn và làm lạnh khi tiếp xúc với dòng không khí ngược chiều.
Urea được tập trung ở giữa đáy tháp tạo hạt bằng cào quay hình nón, chúng rơi vào
băng tải của tháp tạo hạt N-1001.
Sàng Z-1012, phía dưới của N-1001 sẽ loại bỏ urea vón cục, urea này đươc xả trực
tiếp và được hòa tan trong bồn chứa urea kín TK-1003 thông qua băng tải tuần hoàn
urea N-1002.
Cuối cùng sản phẩm urea được đưa tới giao diện bằng băng tải sản phẩm
N-1003. N-1003 được trang bị một cầu cân đơn nhạy W-1001.


2.4 Xử lý nước thải:

•

Cụm này cung cấp những điều kiện để xử lý nước nhiễm NH3- CO2 và urea từ các hệ thống chân
không, để thu được nước ngưng quá trình hầu như không chứa NH3 – CO2 – Urea được đưa tới
Xưởng Phụ Trợ.

3.Tiêu chuẩn về phân ure
•

Theo tiêu chuẩn TCVN 2619:2014


•
•

Bao bì:

•

Phân ure được chứa trong các bao làm từ polypropylen, bên trong có tráng lớp polyethylen hoặc có
thêm lớp bao bì làm từ polyethylen để đảm bảo giữ được độ ẩm và chịu được lực, không bị rách khi
vận chuyển.

Nhãn:

•

Phân ure phải được ghi nhãn theo qui định hiện hành:

•
•
•
•
•
•

•

Tên sản phẩm
Tên/tên viết tắc/ nhãn hiệu của nhà sản xuất
Ngày sản xuất và hạn sử dụng
Khối lượng tịnh
Hàm lượng nito và biuret và độ ẩm
Hướng dẫn sử dụng, bảo quản
Cảnh báo an toàn


4. Tài liệu tham khảo
4.1: công nghệ sản xuất nhà máy đạm Phú Mỹ
4.2 TCVN 2619:2014