Công nghệ sản xuất ure

Sản xuất Urê
Giảng viên hướng dẫn: VŨ MINH KHÔI
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 4
Trần Công Minh

20152499

Hứa Duy Khánh

20151969

Nguyễn Thị Nga

20143126

Đỗ Thanh Thanh Huyền

20142012

1


Giới thiệu chung về Urê
Các yếu tố ảnh hưởng

Nội dung
Sản xuất Urê

2

1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ
Urê là một hợp chất hữu cơ của cacbon, nitơ, oxy và hiđro, với công thức
CON2H4 hay ()2CO 
Trong một số động vật, các phân tử urê
được tạo ra từ cacbon điôxít, nước,
muối aspartat và amôniắc trong quá trình
trao đổi chất được biết đến như là chu trình
urê- một chu trình đồng hóa

3


1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ
Danh pháp IUPAC
Công thức phân tử
Trạng thái
Phân tử gam
Tỷ trọng
Độ hòa tan
Điểm nóng chảy

Diaminomethanone
CO(NH2)2 
Chất rắn không mùi, màu trắng
60 g/mol
1,33 g/cm3, rắn 
108 g/100 ml (20 °C)
133 °C (406 K)

4

1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ

Phản ứng này là cơ sở để sử dụng ure làm phân bón.

5


1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ
Phản ứng của ure với các loại rượu sinh ra các este acidcacbamic

6


1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ
Ứng dụng
o Trong công nghiệp
Dùng làm phân bón, kích
thích cây phát triển mạnh

Sản xuất chất dẻo, đặc biệt
là nhựa ure-fomaldehit

Bổ sung vào thức ăn
cho động vật

7

1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ
Ứng dụng
Thay NaCl để loại bỏ
băng trên đường

Tăng hương vị cho thuốc lá

8


1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ
Ứng dụng
o Trong y học

Thuốc da liễu

Gạc lạnh

Chẩn đoán sinh lý

9


1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ URÊ
Các công ty sản xuất Urê
Công ty cổ phần phân đạm và hóa chất Hà bắc
Nhà máy phân đạm Phú Mỹ
Nhà máy đạm Cà Mau
Nhà máy đạm Ninh Bình

10


2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE
Tổng hợp ure từ khí CO2 và NH3 lỏng được tiến hành qua
2 giai đoạn:
+ Tác dụng của NH3 và CO2 tạo thành amonicacbamat
+ nhiệt phân amonicacbamat để tạo thành sản phẩm ure

2NH3

+ CO2  NH2COONH4 + 32560 kcal/kmol cacbamat

NH3-COO-NH4  NH2-CO-NH2 +

H2O – 4200 kcal/kmol ure

(T=188-190oC, P=152-157 bar)
phản ứng thứ nhất xảy ra nhanh chóng và hoàn toàn, phản ứng thứ hai
xảy ra chậm và quyết định vận tốc phản ứng
11


2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE
Lượng dư NH3 giúp cho quá trình tạo ure
được thuận lợi vì nó làm giảm tác hại của
nước sinh ra theo phản ứng
NH3 + H2O
NH4OH
- trong nhà máy tỷ lệ này là từ 2,5 -5

vì ở tỷ lệ này hiệu suất thu được là lớn nhất
Hàm lượng CO2 lớn có thể gây ăn mòn
thiết bị

12


2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE
3.2 Ảnh hưởng của lượng nước NH3/ H2O
Việc lựa chọn tỷ lệ nước cần tối ưu vì:
- Nếu sử dụng lượng nước dư sẽ làm cản trở sự tạo thành ure từ amonicacbamat.
- nếu hàm lượng nước quá thấp sẽ dẫn đến sự vón cục amonicacbamat gây tắc
đường ống
Trong công nghiệp lựa chọn tỷ lệ NH3/ H2O là 0,4-1

13


2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE
3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất
- Nhiệt độ và áp suất phải đảm bảo để duy trì cacbamat ở trạng thái chảy lỏng
+ Amonicacbamat ở áp suất 140-250 atm. Nếu thấp hơn áp suất cân bằng làm
cho NH3 thoát ra làm giảm hiệu suất chuyển hóa
+nhiệt độ tổng hợp ure từ 180-200 0C . khi thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn thì
tốc độ phản ứng xảy ra chậm hơn, động lực của quá trình giảm
Để đảm bảo cho quá trình tổng họp thì phải luôn giữ nhiệt độ của khối
phản ứng cao hơn nhiêt độ của amonicacbamat

14

2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE

15


2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE
3.4 Ảnh hưởng của thời gian lưu.
- Phản ứng chuyển hóa ure xảy ra chậm và tiến hành ở 20 phút để đạt trạng thái cân bằng .
Tháp tổng hợp ure được thiết kế với thời gian lưu từ 30p – 1h ,phụ thuộc vào các
thông số vận hành khác .
VD: Nếu độ chuyển hóa thu được là 68%( tỷ lê 4:1 nhiệt độ 1880 C) thì thời gian lưu yêu
cầu là 30p , ngược lại nếu độc chuyển hóa là 60%(2,8:1) thì thời gian yêu
cầu là 55p
Ban đầu hiệu suất tạo ure tăng theo thời gian lưu , tiếp tục tăng thời gian lưu tì hiệu
suất tạo ure giảm vì ure bị phân hủy tạo ra biuret xảy ra càng mạnh
-Biuret là sản phẩm nguy hại trong quá trình tổng hợp ure , khi hàm lượng cao gây ngộ
độc cho cây trồng
16


2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE
Tổng hợp kiến thức cần nhớ
a, cơ sở lý thuyết.
Phản ứng
giữa CO2 và
NH3 lỏng
Quá trình xả ra ở
188-1900 C và
152-158 atm

Cơ sở lý thuyết

Phản ứng nhiệt
phân
amonicacbamat

Phản ứng quyết
định hiệu suật
tổng hợp ure

17


2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP URE
b, các yếu tố ảnh hưởng

18


3.CHU TRÌNH SẢN XUẤT URE

CÔNG NGHỆ
ĐẠM PHÚ MỸ

CÔNG NGHỆ
TRÊN THẾ GIỚI

19

3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ
Các công đoạn chính

Công đoạn
nén CO2

Tổng hợp ure
và thu hồi CO2
ở áp suât cao

Tinh chế ure và
thu hồi NH3 ở áp
suất trung bình và
áp suất thấp

Công đoạn
cô đặc, tạo
hạt

Xử lý nước
thải

20


3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ

21

3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ
3.1.1 Công đoạn nén CO2
CO2 bão hòa hơi nước độ tinh khiết 98,5% thể tích, 45 0C,0.18 bar lấy từ phân
xưởng đưa vào bình 20- V- 2017 tách lượng lỏng cuốn theo về hệ thống thải
lỏng ,CO2 đưa tới cửa hút cấp 1 của máy nén.
Máy nén ly tâm có 4 cấp trung gian, 2 vùng nén thấp áp và 2 cao áp. Mỗi cấp
trang bị thiết bị làm mát và 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. Dòng khí CO2 vào đến cửa hút của máy nén có áp suất
khoảng 0.12 bar, nén 4.6 bar-cấp nén đầu tiên,18.9 bar-cấp nén thứ hai,69.9 bargcấp nén thứ ba và cuối cùng áp suất lên đến 157 barg.
22


3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ
3.1.2 Tổng hợp ure và thu hồi NH3-CO2 cao áp
2NH3 + CO2  NH2COONH4 + 32560 kcal/kmol cacbamat
NH3-COO-NH4 

NH2-CO-NH2 + H2O – 4200 kcal/kmol ure

(T=188-190oC, P=152-157 barg)
phản ứng thứ nhất xảy ra nhanh chóng và hoàn toàn, phản ứng thứ hai xảy
ra chậm và quyết định vận tốc phản ứng

23


3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ

3.1.2 Tổng hợp ure và thu hồi NH3-CO2 cao áp
Sau khi tổng hợp ure, quá trình phân hủy xảy ra để thu hồi cabanmat

NH3-COO-NH4  2NH3 + CO2 (-nhiệt)
Phản ứng xảy ra khi giảm áp hoặc tăng nhiệt

24


3.1 CHU TRÌNH SX URE NHÀ MÁY PHÚ MỸ
3.1.2 Tổng hợp ure và thu hồi NH3-CO2 cao áp
Ammonia lỏng nạp liệu vào xưởng urê, từ xưởng ammonia tương ứng, được
lọc qua các thiết bị lọc ammonia FL-1002A/B, sau đó đi vào tháp thu hồi
ammonia T-1005 và vào bồn chứa ammonia V-1005 (1). Sau đó ammonia
được bơm lên áp suất 22 barg bằng bơm tăng cường ammonia P-1005A/B.
Chia làm 2 phần:
• Một phần đưa tới tháp hấp thụ trung áp T-1001
• Mộtphần còn lại đi vào cụm tổng hợp cao áp

25