công nghệ sản xuất amoniac

20
KTHUT SN XUT CÁC CHT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIN www.sinhvienhoahoc.net 1 08CDHH GROUP www.SinhVienHoaHoc.Net www.DienDanCntp.com www.SinhVienCntp.Com http://HuFi.Co.Cc

Upload: chienbinhrong-bj

Post on 08-Apr-2016

172 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

Page 1: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 1

08CDHH GROUP

www.SinhVienHoaHoc.Net

www.DienDanCntp.com

www.SinhVienCntp.Com

http://HuFi.Co.Cc

Page 2: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 2

Phụ Lục:

I. Lời mở đầu.................................................................................................2

II. Khái niệm chung................................................................................3

III.Điều chế hỗn hợp khí nitơ-hydro.......................................................7

1. Điều chế khí hỗn hợp....................................................................7

2. Làm sạch khí hỗn hợp...................................................................9

IV. Công nghệ tổng hợp Amoniac..........................................................11

1. Cơ sở lí thuyết..............................................................................11

2. Sơ đồ công nghệ...........................................................................12

3. Mô tả tháp tổng hợp Amoniac....................................................14

V. Vấn đề an toàn trong sản xuất và sử dụng Amoniac.......................16

1. Thao tác an toàn với NH3 lỏng....................................................16

2. Một số yêu cầu sơ cứu tai nạn do NH3 gây ra.............................16

VI. Kết luận ................................................................................. .......... ...18

VII. Nguồn tài liệu...................................................................................19

Page 3: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 3

I. Lời mở đầu

Amoniac là sản phẩm chủ yếu trong công nghiệp hóa học nói chung

và công nghệ sản xuất các hợp chất của nitơ nói riêng. Amoniac là sản

phẩm đầu để từ đó tiến hành sản xuất các hợp chất khác của nitơ như các

loại phâm đạm có chứa nitơ, HNO3.

Đến đầu thế kỷ 20, phương pháp tổng hợp Amoniac mới được phát

triển theo quy trình công nghệ cụ thể. Năm 1913 một nhà máy tổng hợp

Amoniac đầu tiên ra đời tại Đức.

Sau Đại chiến thế giới thứ nhất kỹ thuật tổng hợp Amoniac được phổ

biến đến một loạt các quốc gia khác, những cải tiến quan trọng trong quá

trình tổng hợp được áp dụng, đặc biệt kỹ thuật sản xuất Amoniac đã được

cải tiến tới bước tự động hóa một phần. Quy mô sản xuất được mở rộng

những nhà máy sản xuất NH3 và các chế phẩm NH3 lần lượt được ra đời.

Đến giai đoạn hiện nay, công nhệ tổng hợp NH3 đã đạt được bước

tiến vược bậc với việc ứng dụng công nghệ thông tin, tự động hóa vào quá

trình sản xuất với nhiều dây chuyền khác nhau.

Page 4: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 4

II. Khái niệm chung:

1. Tính chất vật lý:

Amoniac là một chất khí không màu, mùi khai và xốc gây ngạc thở,

nhẹ hơn không khí (khối lượng riêng D = 0,76g/l).

Amoniac hoá lỏng ở -340C và hoá rắn ở -78

0C. Trong số các khí,

amoniac dễ tan được nhiều nhất trong nước (1lít nước ở 200C hoà tan được

800 lít NH3). Hiện tượng tan được nhiều giải thích do có tương tác giữa

NH3 và H2O, là những chất đều có phân tử phân cực.

2. Tính chất hóa học:

Sự phân huỷ

Như đã biết, phản ứng tổng hợp NH3 là thuận nghịch. Điều này có

nghĩa, amoniac có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N2 và H2 .

Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 7000C và áp suất thường. Phản

ứng phân hủy là phản ứng thu nhiệt và cũng thuận nghịch .

2 NH3 → 3 H2 + N2

Tác dụng với axit:

Nhúng hai đũa thuỷ tinh vào hai bình đựng dung dịch HCl đặc và

dung dịch NH3 đặc sau đó đưa hai đầu đũa thủy tinh lại gần nhau thì sẽ

thấy khói màu trắng.

Khói màu trắng là những hạt nhỏ của tinh thể muối amoniclorua.

Chất này được tạo do hai khí HCl và NH3 hoá hợp với nhau theo phương

trình phản ứng:

NH3 + HCl → NH4Cl

Tác dụng với chất oxi hóa:

Tác dụng với O2

Đốt amoniac trong oxi, nó cháy với ngọn lửa màu vàng tươi . NH3 bị

oxi hoá bởi oxi tạo ra N2 và H2O.

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + Q

Page 5: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 5

Trong thí nghiệm hỗn hợp NH3 và O2 được dẫn đi qua ống đựng chất

xúc tác Pt nung nóng. Khí NO sinh ra, đi tới bình cầu là nơi có nhiệt độ

thường, thì hoá hợp với trong không khí tạo ra khí NO2 màu nâu đỏ.

NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

2NO + O2 NO2

Tác dụng với khí Clo

Dẫn khí NH3 vào bình khí Cl2, hỗn hợp khí tự bốc cháy tạo ra ngọn

lửa có khói trắng.

Phương trình phản ứng:

2NH3 + 3HCl = 6HCl + N2

Khói trắng là những hạt nhỏ tinh thể NH4Cl được tạo nên do HCl

sau khi sinh ra lại hoá hợp ngay với NH3.

NH3 + HCl → NH4Cl

Tính axit

Như ta đã biết NH3 là một bazơ tuy nhiên nó còn là một axit yếu

(theo thuyết Brønsted-Lowry ); ví dụ như khi lithium nitride được thêm

vào dung dịch amoniac phản ứng tạo thành dung dịch lithium amide:

Li3N(s)+ 2NH3 (l) → 3 Li+(am) + 3 NH2−(am)

NH3 như là Ligand

Tetraamminecopper(II), [Cu(NH3)4]2+

, có màu xanh dương đậm khi

thêm amoniac vào trong dung dịch muối đồng (II).

Diamminesilver(I), [Ag(NH3)2]+, được gọi là tác chất Tollens’

reagent.

3. Ứng dụng:

Amoniac là một trong những hợp chất hóa học có ý nghĩa đặc biệt

trong ngành công nghiệp hóa học vì nó có rất nhiều ứng dụng trong thực tế:

Trong công nghiệp sản xuất phân bón, Amoniac dùng để sản xuất ra

các loại đạm, đảm bảo sự ổn định và cung cấp đạm cho việc phát triển

Page 6: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 6

nông nghiệp. Góp phần đảm bảo an ninh lương thực. Thực hiện công

nghiệp hóa hiện đại hóa và hiện đại hóa đất nước.

Trong công nghiệp thuốc nổ, Amoniac có vai trò quyết định trong

việc sản xuất ra thuốc nổ. Từ NH3 có thể điều chế HNO3 để sản xuất các

hợp chất như: di-tri nitrotoluen, nitroglyxêrin, nitroxenlulo,

pentaerythrytol, và amoni nitrat dùng để chế tạo thuốc nổ.

Trong ngành dệt, sử dụng NH3 để sản xuất các loại sợi tổng hợp như:

cuprammonium rayon và nilon.

Trong công nghiệp sản xuất nhựa tổng hợp, NH3 được dùng làm chất

xúc tác và là chất điều chỉnh pH trong quá trình polyme hóa của phenol-

formaldehyt tổng hợp nhựa.

Trong công nghiệp dầu mỏ, NH3 được sử dụng làm chất trung hòa để

tránh sự ăn mòn trong các thiết bị ngưng tụ axit, thiết bị trao đổi nhiệt, quá

trình chưng cất. NH3 dùng để trung hòa HCl tạo thành do quá trình phân

hủy nước biển lẫn trong dầu thô. NH3 cũng dùng để trung hòa các vết axit

trong dầu bôi trơn đã axit hóa.

NH3 dùng đề điều chế aluminu silicat tổng hợp làm xúc tác trong

thiết bị cracking xúc tác lớp cố định. Trong quá trình hydrat hóa silic. NH3

kết tủa với nhôm sunfat [Al2(SO4)3] để tạo mốt dạng gel. Sau đó rữa tạp

chất Al2(SO4)3 được sấy khô và tạo hình.

Trong công nghiệp sản xuất thuốc trị bệnh. NH3 là một chất độn

quan trọng để sản xuất các dạng thuốc như sunfanilamide, sunfaliazole,

sunfapyridine.

Dung dịch NH3 21% còn dùng làm dung môi rất tốt. Amoniac tạo

được các nitrua để tôi cứng bề mặt thép, sử dụng Amoniac làm tác nhân

lạnh trong các thiết bị lạnh.

Amoniac có nhiều ứng dụng trong thực tế nên việc “tổng hợp

Amoniac từ khí thiên nhiên” có ý nghĩa thực tế sâu sắc. Mục đích của đề

tài này là sử dụng nguồn nguyên liệu khí tự nhiên sẵn có ở nước ta một

Page 7: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 7

cách hiệu quả để sản xuất ra Amoniac làm chất hóa học trung gian phục vụ

quá trình tổng hợp ra các sản phẩm có ích đáp ứng nhu cầu cho nền kinh tế

quốc dân. Mặc khác đề tài còn đưa ra một phương hướng mới trong việc

nâng cao giá trị sử dụng của nguồn nguyên liệu khí tự nhiên.

Page 8: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 8

III. Điều chế hỗn hợp khí nitơ-hydro để tổng hợp amoniac:

Điều chế nguyên liệu tổng hợp amoniac từ khí thiên nhiên (chủ yếu

là khí CH4).

Quá trình chuyển hóa khí thiên nhiên qua hai giai đoạn:

- Điều chế khí tổng hợp

- Làm sạch khí tổng hợp

1. Điều chế khí tổng hợp:

Khí thiên nhiên được chuyển hóa bằng hơi nước hoặc oxy theo phản

ứng:

CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 – Q (1)

2CH4 + O2 ↔ 2CO + 4H2 + Q (2)

CO + H2O ↔ CO2 + H2 – Q (3)

Phản ứng (1), (3) là các phản ứng thu nhiệt, phản ứng chỉ có hiệu

quả khi nhiệt độ lớn hơn 1350oC. Ở nhiệt độ này rất khó duy trì, do đó phải

dùng xúc tác và hơi nước.

Xét lưu trình chuyển hóa khí thiên nhiên bằng hơi nước với xúc tác

Ni.

Sơ đồ công nghệ chuyển hóa metan bằng hơi nước có xúc tác

Chú thích:

1,3: Thiết bị trao đổi nhiệt; 2: Thiết bị làm sạch khí sơ bộ; 4: Lò ống

5: tháp chuyển hóa mêtan; 6: Nồi hơi thu hồi; 7: Tháp tăng ẩm

Page 9: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 9

8: Thiết bị trộn; 9: Thiết bị chuyển hóa CO.

Khí thiên nhiên đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt (1), nâng nhiệt độ

380-400oC. Sau đó làm sạch khí sơ bộ (2), dùng ZnO để hấp thụ hợp chất

lưu huỳnh (H2S, các hợp chất hữu cơ chứa S) để chúng khỏi làm nhiễm độc

xúc tác (ra khỏi tháp các hợp chất này phải <2-3mg/m3).

Hơi nước dùng để chuyển hóa cũng được gia nhiệt ở tháp (3) với

nhiệt độ 380-400oC. Sau đó được hòa vào khí với hỗn hợp khí-hơi ở tỉ lệ

1/2.5 (thể tích). Hỗn hợp khí hơi vào lò ống (4), tại đây khí đi trong ống có

đựng xúc tác Ni, sự chuyển hóa xảy ra theo phản ứng (1). Đây là phản ứng

thu nhiệt nên để cung cấp nhiệt cho phản ứng, người ta đốt khí ở ngoài

ống. Tại đây, hỗn hợp khí-hơi được chuyển hóa đến 75% mêtan và nhiệt độ

đạt đến 700-750oC. Ở đây hỗn hợp khí đi vào tháp chuyển hóa mêtan thứ

2(5) để tiếp tục chuyển hóa mêtan còn lại. Ở tháp này người ta cho thêm

không khí vào nhằm mục đích đưa N2 vào hỗn hợp. Lượng không khí cho

vào tỉ lệ: H2/N2 = 3/1 (tỉ lệ cần thiết để tổng hợp NH3). Oxy trong không

khí oxy hóa mêtan theo phản ứng (2) ở trên tháp, phản ứng này tỏa nhiệt

làm tăng nhiệt độ của hỗn hợp khí lên 950-1000oC. Do đó ở cuối tháp tiếp

tục phản ứng thu nhiệt (1) và một phần phản ứng (3).

Ở thiết bị (5) ra hỗn hợp đi vào nồi hơi thu hồi (6), được làm lạnh

xuống nhiệt độ khoảng 400oC. Để điều chỉnh quá trình được chính xác một

phần khí được đưa vào tháp tăng ẩm (7) mà không qua nồi hơi. Tháp này

được phun nước để hạ nhiệt độ hỗn hợp khí, đồng thời làm hỗn hợp bão

hòa hơi nước. Lượng nước phun phải làm sao cho khí đạt nhiệt độ 380-

400oC là nhiệt độ cần thiết để chuyển hóa CO theo phản ứng (3).

Trước khi vào thiết bị chuyển hóa CO hỗn hợp khí qua thiết bị trộn

(8). Tại đây người ta bổ sung hơi nước với tỉ lệ hơi/khí = 0.35/1.

Thiết bị (9) gồm hai tầng xúc tác Fe-Cr thực hiện chuyển hóa hai

cấp. Lần đầu thực hiện ở nhiệt độ 400oC, phản ứng tỏa nhiệt tăng nhiệt độ

Page 10: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 10

hỗn hợp khí lên 500oC. Trước khi vào lớp xúc tác tiếp theo hỗn hợp khí

qua lớp đệm được tưới nước trực tiếp để hạ nhiệt độ xuống 420-440oC

(nhiệt độ tối ưu để chuyển hóa lần hai). Khí ra khỏi tháp (9) được chia làm

hai đi qua thiết bị (1) vả (3).

Kết thúc quá trình chuyển hóa hỗn hợp khí gồm N2, H2, CO2 một ít

CO, CH4 với thành phần (% thể tích) như sau:

N2 = 20.6; H2 = 59.8; CO2 = 15.2

CO = 4; CH4 = 0.4

Hỗn hợp này đưa đi làm sạch

2. Làm sạch khí hỗn hợp: mục đích loại H2S, CO, CO2

a. Tách khí CO2 và H2S: CO2 và H2S đều tan nhiều trong nước khi

tăng áp suất và hạ nhiệt độ, nên hỗn hợp khí được rữa bằng nước ở áp suất

cao là phương pháp tốt nhất để tách hai khí này .

Trong công nghiệp thiết bị làm sạch khí là một tháp đệm. Khí đi từ

dưới lên, nước bơm từ trên xuống với áp suất hơi lớn hơn áp suất khí.

Phương pháp này có thể tách từ 80-95% CO2, và được dùng để sản xuất

xôđa urê,...

Hiện nay người ta sử dụng monoetanolamin (CH2CH2(OH)NH2) để

tách CO2 và H2S. Dung dịch này hấp thụ tốt ở nhiệt độ 25-35oC.

2CH2CH2(OH)NH2 + H2O + CO2 ↔ (CH2CH2(OH)NH3)2CO3

CH2CH2(OH)NH2 + H2O + CO2 ↔ (CH2CH2(OH)NH3)HCO3

2CH2CH2(OH)NH2 + H2S (CH2CH2(OH)NH3)2S

CH2CH2(OH)NH2 + H2S ↔ (CH2CH2(OH)NH3)HS

Tăng nhiệt độ dung dịch đã hấp thụ CO2, H2S lên 105-125oC, thì

quá trình nhã xảy ra, sau đó làm lạnh dung dịch và dung dịch

monoetanolamin được dùng trở lại. Phương pháp này tách CO2 lên đến

99%.

b. Tách khí CO: hàm lượng CO trong khí tổng hợp phải < 0.001-

0.002%. Phương pháp tách CO là phương pháp Cu-NH3. Tức dùng muối

Page 11: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 11

đồng acetat trong nước amoniac để hấp thụ. Quá trình được tiến hành ở P =

120-320atm, to < 25

oC và sử dụng tháp đệm để hấp thụ:

Cu(NH3)nOOH + CO = [Cu(NH3)nCO]OOH

Phức ra khỏi tháp tăng nhiệt độ lên 80oC và giảm áp suất xuống còn

1 atm để tách khí và tái sinh dung dịch hấp thụ. Khí thoát ra trong quá trình

tái sinh chứa 62% CO, 25-27% CO2, 12-13% (N2 + H2) được đưa ra thiết

bị chuyển hóa CO.

Khí tổng hợp sau khi rữa bằng dung dịch đồng amoniac vẫn còn

chứa 0.01-0.05% CO2, nên vẫn làm hại xúc tác trong quá trình tổng hợp

NH3. Do đó, phải rữa tiếp hỗn hợp khí bằng dd NaOH 7% hay

nướcamoniac 20% ở P =120-320 atm. Sau khi rữa CO2 chỉ còn 0.0005-

0.0001%.

Page 12: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 12

IV. Công nghệ tổng hợp amoniac:

1.Cơ sở lý thuyết:

Quá trình tổng hợp NH3 diễn ra theo phương trình:

3H2 + N2 = 2NH3 H < 0

Là phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt, giảm thể tích và cần xúc tác.

Do vậy các điều kiện của phản ứng như to, P, C sẽ có ảnh hưởng đến

chuyển dịch cân bằng.

- Nhiệt độ: thường duy trì nhiệt độ của phản ứng này là 450oC do

Khi tăng dần nhiệt độ, tốc độ phản ứng ở giai đoạn đầu tăng dần, hệ nhanh

đạt đến trạng thái cân bằng.

+ Nếu tăng nhiệt độ quá nhiều, hiệu suất chuyển N2 NH3 giảm do ở nhiệt

độ cao NH3 bị phân hủy trở lại H2 và N2. Cân bằng chuyển dịch về phía

trái.

+ Ở nhiệt độ áp suất dưới 400oC tốc độ phản ứng nhỏ, nên không có lợi

cho sản xuất.

- Áp suất: Trong sản xuất, thực hiện phản ứng này ở áp suất thấp

100-150at, hoặc trung bình 250-600at hoặc áp suất cao 600-1000at.

Phản ứng theo chiều thuận là quá trình làm giảm P của hệ, nên tăng

P phản ứng sẽ chuyển dịch cân bằng về phía tạo thành NH3, H chuyển hóa

cũng cao hơn.

Sau khi tạo thành NH3 cần được tách ra để cân bằng luôn chuyển

dịch theo chiều thuận.

Vì H chuyển hóa nitơ thành NH3 thấp, H2 và N2 chưa tham gia phản

ứng phải quay trở lại tháp tổng hợp nhiều lần nên tỉ lệ giữa H2 và N2 được

giữ đúng tỉ lệ 3:1.

- Chất xúc tác

Phản ứng này nếu không có xúc tác thích hợp thì dù ở to cao và P

cao phản ứng cũng hầu như không xảy ra.

Page 13: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 13

Xúc tác có thể là Fe, Pt, Mn v.v...Trong công nghiệp thường dùng

chất xúc tác là sắt. Dạng ban đầu của xúc tác là hỗn hợp oxit FeO và Fe2O3

có thêm các chất phụ khác như Al2O3, CaO, SiO2, K2O... Trước khi cho

hỗn hợp khí H2 và N2 đi qua xúc tác, xúc tác phải trãi qua một quá trình

gọi là “ hoàn nguyên ” bằng cách cho dòng khí H2 đi qua xúc tác ở nhiệt độ

cao, các oxit sắt sẽ bị khử oxi tạo thành các nguyên tử kim loại phân bố

trên bề mặt các oxit khác. Chính những tập hợp nguyên tử như vậy đóng

vai trò xúc tác cho phản ứng.

Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O

2. Sơ đồ công nghệ

Hơi nước

2

1

Nước

Nước

NH3(L)

NH3(L)

NH3(Hơi)

3

4 5

67

Khí nén

Sơ đồ lưu trình công nghệ tổng hợp amoniac ở áp suất trung bình

Chú thích:

1: Tháp tổng hợp; 2: Thiết bị ngưng tụ; 3: Tháp phân li; 4: Bơm tuần hoàn

5: Thiết bị lọc; 6: Tháp ngưng tụ; 7: Tháp bốc hơi.

Khí tổng hợp đưa vào phần trên của tháp tổng hợp (1). Tùy theo điều

kiện chuyển hóa và độ sạch của khí tổng hợp mà hiệu suất chuyển hóa khác

nhau, nhưng thường khí ra khỏi tháp có thành phần (% thể tích) như sau:

Page 14: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 14

H2: 52; N2: 17.5-19; NH3: 12-18; CH4: 6.6; Ar: 5.5

Khí đã chuyển hóa đi vào thiết bị ngưng tụ (2) được làm sạch bằng

nước, hạ nhiệt độ từ 120-200oC xuống còn 25-35

oC. Phần lớn amoniac bị

hóa lỏng tại đây. Sau đó toàn bộ khí đi vào tháp phân li (3) để tách amoniac

bị hóa lỏng. Trong trường hợp khí trơ như CH4, Ar vượt quá nồng độ cũng

được thải ra từ thiết bị này, làm cho áp suất giảm đi. Vì vậy, khi được đưa

qua bơm tuần hoàn (4) để nâng áp suất lên 300-320atm.

Ở bơm (4) ra khí được đưa qua thiết bị lọc (5) để tách dầu của bơm.

Tại đây khí tổng hợp mới được bổ sung một lượng bằng lượng khí đã

chuyển hóa thành amoniac đã thải ra theo khí trơ và đã bị rò rỉ.

Từ thiết bị lọc ra khí đi vào tháp ngưng tụ (6) gồm hai bộ phận

truyền nhiệt và phân li. Trong bộ phận truyền nhiệt được làm lạnh đến 5-

15oC, sau đó sang tháp bốc hơi (7) làm bay hơi amoniac lỏng để làm lạnh

khí. Tại đây amoniac còn lại trong khí tiếp tục ngưng tụ, kéo theo nước,

dầu lẫn trong khí. Hỗn hợp tiếp tục đưa qua bộ phận phân li của tháp (6) để

tách amoniac lỏng có trong nước và dầu hòa tan. Khí còn lại đưa đến bộ

phận truyền nhiệt của tháp để làm lạnh khí từ thiết bị (5) sang.

Ra khỏi thiết bị (6) khí được đưa vào tháp (1) tạo thành một quá

trình tuần hoàn khép kín.

Page 15: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 15

3. Mô tả tháp tổng hợp amoniac

Đây là thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống tổng hợp amoniac.

Tháp có hai bộ phận chính: ở trên là hộp xúc tác với các ống truyền nhiệt

và phần dưới là thiết bị truyền nhiệt.

Để tận dụng nhiệt của phản ứng tổng hợp, để tăng nhiệt độ cho khí

tổng hợp, nên quá trình khí đi trong tháp tương đối phức tạp. Hỗn hợp khí

đi vào phía trên tháp (1) và hộp xúc tác (2) vòng qua thiết bị truyền nhiệt

(3) vào giữa các ống của thiết bị này từ dưới lên trên. R a khỏi thiết bị

truyền nhiệt, nhiệt độ khí tăng lên 350-370oC. Sau đó đi theo ống trung tâm

(4) lên phía trên của hợp xúc tác và đi vào các ống kép (5) đặt trong lớp

xúc tác. Đầu tiên khí đi theo ống trong theo chiều từ trên xuống dưới, sau

đó đi vòng lên theo không gian giữa hai ống. Trong quá trình đó, trong ống

khí ống kép khí nhận nhiệt phản ứng, làm tăng nhiệt độ lên 450-470oC và

đi vào phía trên của hợp xúc tác. Khí đi qua bộ phận xúc tác theo chiều từ

Page 16: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 16

trên xuống rồi qua các ống của thiết bị truyền nhiệt, truyền nhiệt cho khí

chưa chuyển hóa, hạ nhiệt độ rồi ra khỏi tháp.

Để giữ nhiệt độ xúc tác ổn định khoảng 500oC, ngăn ngừa hiện

tượng quá nhiệt trong trường hợp cần thiết, người ta cho khí đi vào phía

dưới của thiết bị tổng hợp theo ống trung tâm (6) lên thẳng hợp xúc tác.

Page 17: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 17

V. Vấn đề an toàn trong sản xuất và sử dụng Amoniac

1. Thao tác an toàn với NH3 lỏng

Nguyên tắc chung

- Làm việc với amoniac lỏng luôn luôn phải đương đầu với một số

nguy cơ là: bị ngộ độc cấp hơi amoniac, bị “bỏng” lạnh và tai nạn nổ khi

làm việc với áp suất cao.

- Tại các vị trí có nguy cơ rò rỉ NH3 cần phải có hệ thống cảnh báo. Và

các phương tiện xử lý sự cố, cấp cứu (nước, bình bọt, v.v…).

- Những người làm việc với NH3 lỏng phải được đào tạo về chuyên

môn và về cách xử lý các sự cố liên quan, đồng thời phải được trang bị các

thiết bị bảo hộ cần thiết (mặt nạ, kính bảo hộ, găng tay và ủng cao su butyl,

quần áo bảo hộ chuyên dụng, v.v…).

- Vì NH3 lỏng có khả năng gây độc, nổ, … nên các bình chứa amoniac

dùng khi chuyên chở, bảo quản và sử dụng phải đáp ứng một cách nghiêm

ngặt các tiêu chuẩn, nền chai (hoặc bồn) phải sơn màu vàng, chữ đề phải là

màu đen thì mới đúng.

2. Một số yêu cầu sơ cứu tai nạn do amoniac gây ra

Sơ cứu các tai nạn do da tiếp xúc với NH3:

Dùng nước để xử lý quần áo, găng tay, ủng dính amoniac. Không chà

xát hoặc dùng thuốc mỡ bôi lên vết thương trên da.

Chuyển nạn nhân khỏi vùng bị ô nhiễm và nhanh chóng tắm rửa nạn

nhân bằng nước sạch hoặc vòi sen (chú ý bảo vệ mắt). Rửa khoảng 1 giờ

hoặc hơn. Sau đó cần đưa nạn nhân đến trạm y tế hoặc bệnh viện để cứu

chữa.

Sơ cứu các tại nạn ở mắt do tiếp xúc với NH3:

Chuyển nạn nhân khỏi nguồn ô nhiễm và nhanh chóng rửa mắt bằng

nước sạch hoặc vòi sen. Nhanh chóng nhưng nhẹ nhàng lau sạch các vết

hóa chất. Tiếp tục rửa mắt (có thể cả 2 mắt) bằng dòng nước chảy nhẹ 15

Page 18: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 18

phút hoặc lâu hơn và đưa đẩy tròng mắt về các phía cho sạch. Nhanh chóng

đưa nạn nhân đến trạm y tế hoặc bệnh viện để cứu chữa.

Page 19: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 19

VI. Kết luận:

NH3 là một khí độc, và cũng là một khí có nhiều ứng dụng trong kỹ

nghệ. Tuy nhiên so với những chất khí thải khác thì NH3 ít độc hại và xử lý

tương đối đơn giản.

Vấn đề quan trọng là trong kỹ thuật làm lạnh chúng ta cố gắng hạn

chế tối đa sự cố môi trường xảy ra, đồng thời luôn có biện pháp đối phó để

giảm thiểu thiệt hại và ảnh hưởng môi trường xung quanh.

Page 20: Công Nghệ  Sản Xuất Amoniac

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ CƠ BẢN GVHD: LÊ MINH VIỄN

www.sinhvienhoahoc.net 20

VII. Nguồn tài liệu:

http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/206627

http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/su-dung-amoniac.468286.htm

http://thietbihoachat.com/modules.php?name=Files&go=view_file&lid=49

http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/cong-nghe-tong-hop-amoniac.133409.html

http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/san-xuat-amoniac.85682.html

http://freshaquarium.about.com/cs/disease/p/ammoniapoison.html

HÓA VÔ CƠ _ HOÀNG NHÂM (TẬP 2)

Bài giảng môn: Hóa Kỹ Thuật_Trần Thị Ngọc Bích

Những định luật cơ bản của công nghệ hóa học_Tổng Hợp Amoniac

Công nghệ sản xuất các hợp chất nitơ_Lê Thị Tuyết_Trường Đại Học Bách

Khoa Hà Nội_ 2000

THE END