Tổng hợp nh3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
KỸ THUẬT SẢN XUẤT NH3
ĐỀ TÀI:
GVHD: Th.S Lê Thị Anh Phương

Võ Thanh Hà
Lê Thị Hồng Hạnh
Nguyễn Văn Hải
Nguyễn Văn Nam
Nguyễn Minh Huy
Dương Thị Kim Ngân
Nhóm SVTH:
KĨ THUẬT HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG
1
2
NỘI DUNG BÁO CÁO
TÍNH CHẤT CỦA NH3
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NH3
QUY TRÌNH TỔNG HỢP NH3
ỨNG DỤNG CỦA NH3
MỘT SỐ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NH3

1. Tính chất vật lý:
Amoniac là chất khí không màu, có mùi khai, là một chất khí độc, tan nhiều trong nước.

2. Tính chất hóa học :
Trên nguyên tử nitơcủa amoniac có cặp electron tự do nên amoniac có tính bazơ và có thể xảy ra phản ứng hóa học :

NH3 + H+ → NH4+
Trong amoniac, nitơ có số oxi hóa thấp nhất nên amoniac có tính khử. Ví dụ như trong phản ứng hóa học:

2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl
Amoniac tương đối kém bền bởi nhiệt. Nó có thể bị phân hủy tại nhiệt độ cao theo phản ứng hóa học:
2NH3 → N2 + 3H2
TÍNH CHẤT CỦA AMONIAC

1. Phân chia vật lý không khí thành nitơ và oxi .
(Trong không khí chứa 77% nitơ , phương pháp này được tiến hành bằng cách )
Chưng cất không khí lỏng và dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của từng khí riêng biệt.

2.Nhân N2 cùng với H2.
Bằng cách liên kết tất cả các oxy không khí ở dạng CO2, sau đó tách CO2 ra khỏi hỗn hợp N2 và H2.

ĐIỀU CHẾ NITƠ
Ngày nay để điều chế NH3 người ta dùng cách thứ 2 là phổ biến nhất.
5
ĐIỀU CHẾ HYDRO
Điều chế hydro bằng cách chuyển hóa khí thiên nhiên, chủ yếu là CH4.
Phương trình phản ứng:




CnH2n+2 + H2O Cn-1H2n + CO + 3H2 – Q
CH4 + H2O CO + 3H2 – Q
CO + H2O CO2 + H2 + Q
Ngoài ra hydro còn điều chế bằng những cách sau:
Phân chia khí cốc bằng phương pháp hóa lỏng tất cả các hỗn hợp trừ khí H2.
Điện phân nước hay dung dịch muối NaCl.

Trong công nghiệp hiện đại ngày nay phần lớn NH3 (90%) được sản xuất theo phương thức Haber-Bosch với N2 từ không khí , H2 từ khí Mêtan (CH4) và nước .
CH4 + H2O → CO + 3H2
N2 + 3H2 → 2NH3
Ngoài phương pháp trên thì còn dùng các phương pháp sau:

Phương thức CaCN2 của Rothe-Frank-Caro
CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3
Phương thức Persek từ nitrua nhôm AlN và nước
2AlN + 3H2O → Al2O3 + 2NH3
Từ NO và H2 :
2NO + 5H2 → 2NH3 + 2H2O
Từ NH4Cl :
NH4Cl + NaOH → NH3 + H2O + NaCl

CÁCH SẢN XUẤT AMONIAC
7
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA NH3
CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
PHÂN BÓN
ĐIỀU CHẾ HNO3
NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC
8
NH3 DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN
9
SẢN XUẤT ACID NITRIC
10
ỨNG DỤNG NH3 TRONG CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Hệ thống kho cấp đông
Bộ làm lạnh
11
ĐIỀU CHẾ N2H4 ĐỂ LÀM NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC
12
NHÀ MÁY SẢN XUẤT NH3
Nhà máy đạm Cà Mau.
Đạm Phú Mỹ
Tháp Metan hóa
13
SƠ ĐỒ SẢN XUẤT NH3 HIỆN ĐẠI
14
Khí tự nhiên
CÔNG ĐOẠN KHỬ LƯU HUỲNH
15
16
Ngoài sử oxyt kẽm xúc tác cho quá trình tháp hấp thụ H2S còn sử dụng xúc tác khác như:
Chất hấp phụ rắn như: Than hoạt tính, hydroxyt sắt.
Chất hấp phụ lỏng như: Etanolamin, dung dịch asen- xoda, các dung dịch cacbonat …
CÔNG ĐOẠN REFORMING
PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG TRONG THÁP REFORMING SƠ CẤP:
CnH2n+2 + H2O Cn-1H2n + CO + 3H2 – Q
CH4 + H2O CO + 3H2 – Q
CO + H2O CO2 + H2 + Q
PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG TRONG RERFORMING THỨ CẤP
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
THÁP REFORMING SƠ CẤP
Khí nhiên liệu (Khí đốt)
Chuyển hóa CO
Khí công nghệ
Hơi nước
THÁP REFORMING THỨ CẤP
Không khí
17
Xúc tác: Ni,Al2O3
Nhiệt độ: 800-8500C.
Nhiệt độ: 1100-12000C
CÔNG ĐOẠN CHUYỂN HÓA CO THÀNH CO2
PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN HÓA CO Ở NHIỆT ĐỘ CAO:

CO + H2O CO2 + H2 + Q

PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN HÓA CO Ở NHIỆT ĐỘ THẤP :(giống như trên)
Nhiệt độ 200-300oC, Xúc tác Sn, Cr, Cu
t = 430 - 470 o C
Xt : Oxit Fe, Cr,
18
19
Tại tháp chuyển hóa CO ở nhiệt độ thấp ngoài việc sử dụng H2O để làm sạch còn sử dụng những phương pháp sau:
Hấp thụ bằng dung dịch amonia – đồng ở áp suất 100 – 300 atm , nhiệt độ 0 - 250C.
Rửa khí bằng nitơ lỏng.
Hydrohoa xúc tác ( khi hàm lượng CO thấp)

Các phản ứng khử CO2 bằng dung dịch mono etanolamin:

CO2 + 2RNH2 + H2O (RNH3)2CO3

CO2 + (RNH3 )2CO3 + H2O 2RNH3HCO3


Qúa trình hấp thụ CO2 được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ 45oC và áp suất .
Quá trình tái sinh được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ 120oC và áp suất.
CÔNG ĐOẠN TÁCH CO2
20
21
Ngoài sử dụng MEA để hấp thụ CO2 còn dùng một số hợp chất hữu cơ khác như:

Metanol.
Propile cacbonat C4H6 O3 .
Sunfotan C4 H8 SO2.
CÔNG ĐOẠN MÊTAN HÓA
KHÍ ĐÃ KHỬ CO2
KHÍ ĐI TỔNG HỢP NH3
THÁP METAN HÓA
THÁP TÁCH KHÍ CUỐI CÙNG
Condensate
t = 200 ÷ 400o C
Xt :Ni, Cr, Zn
t = 200 ÷ 400 o C
Xt : Cr, Cu, Zn
PHƯƠNG TRÌNH TRONG THÁP METAN HÓA:
CO + 3H2 CH4 + H2O + Q

CO2 + 4H2 CH4 + H2O + Q
22
Tháp tổng hợp NH3
CÔNG ĐOẠN TỔNG HỢP AMÔNIẮC
PHƯƠNG TRÌNH TRONG THÁP TỎNG HỢP NH3
N2 + 3H2 2NH3 + 92,4KJ

Tỉ lệ phản ứng : 1:3 , P=250 atm
Hiệu suất p/ư : 25%
t = 360 ÷ 450 o C
Xt : Fe, CaO, K2O,Al2O3
1
2
3
4
5
6
23
THÁP TỔNG HỢP NH3
24
25
SƠ ĐỒ KHÔNG GIAN HÌNH NHẪN
VIDEO
26
CÁM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE
27
Sơ đồ tổng hợp amonia ở áp suất trung bình