Đang tải... (xem toàn văn)
Khí thiên nhiên đưa vào tháp bão hòa (1) p= 2 atm, t°= 82°C nâng nhiệt độ của khí lên 7880°C và làm khí bão hòa hơi nước ( tỷ lệ hơi nước:khí = 0,35:1) ra khỏi tháp (1) hỗn hợp khí được bổ sung tiếp hơi nước đến tỷ lệ hơi nước:khí =1:1 rồi vào thiết bị trao đổi nhiệt (2) tăng t° lên 500600°C vào thiết bị (3) để trộn oxi hoặc không khí giàu oxi. Sau đó hỗn hợp hơi khí được đưa vào thiết bị chuyển hóa metan chất xúc tác Ni. Khi ra khỏi tháp chuyển hóa có to khoảng 850°C, được đưa vào tháp tăng ẩm (5) tưới bằng nước ngưng tụ làm khí bão hòa hơi nước và giảm nhiệt độ xuống đến 75°C. Khí đưa qua thiết bị (2) truyền nhiệt cho khí thiên nhiên và hạ nhiệt độ xuống đến 400420°C. Ra khỏi thiết bị (2) vào thiết bị chuyển hóa CO2 (6), rồi đưa qua các thiết bị nồi hơi thu hồi (7) để sản xuất hơi có p= 45 atm. Thiết bị truyền nhiệt (8) để gia nhiệt cho nước dùng cho tháp (1) và cuối cùng là tháp ngưng tụ (9) làm lạnh khí bằng hơi nước.
Nhóm 2: 1. Lê Thị Hà 2. Vũ Thị Hà 3. Nguyễn Thị Hà 4. Hoàng Thị Mỹ Hạnh 5. Trần Văn Hào 6. Hồ Thị Hằng I. Vai trò của các hợp chất nitơ và các phương pháp tổng hợp chúng từ không khí 1. Vai trò của các hợp chất nitơ • Các hợp chất nitơ là một trong các nguyên tố cơ bản tạo ra protit. Protit là thức ăn chính cho người và động vật. • Làm phân bón hóa học, thuốc nhuộm, trừ sâu, chất dẻo, dược phẩm,…. 2. Phương pháp tổng hợp các hợp chất nitơ từ không khí a. Phương pháp hồ quang. CaC2 + N2 1000oC CaCN2 + C – 301,5KJ b. phương pháp xianamit. Xianamit thu được (chứa 18-20% nitơ), năng lượng tiêu tốn là 10-12 triệu KWh cho một tấn nitơ liên kết. Hiện nay ít dùng do tốn nhiều năng lượng. c. Phương pháp amoniac N2 + 3H2 450C 2NH3+ Q Là phương pháp kinh tế hơn các phương pháp khác, tiêu tốn ít điện năng được dùng rộng rãi. Công nghệ tổng hợp Amoniac Khái niệm: ở nhiệt độ thường, amoniac là khí không màu, có mùi khai, dễ tan trong nước. II. Điều chế hỗn hợp khí nitơ – hydro để tổng hợp amoniac • Các phương pháp tổng hợp thường dùng: Chuyển hóa khí thiên nhiên Khí hóa than Phân li khí cốc • Chủ yếu dùng chuyển hóa khí thiên nhiên qua 2 giai đoạn: 1. Điều chế khí tổng hợp CH4 + H2O CO + 3H2 (2) CH4 + (1/2)O2 = CO + 2H2 (3) CO + H2O CO2 + H2 (4) Tùy chất oxi hóa có 3 loại: CH bằng hơi nước có xúc tác, bằng hơi nước và oxi có xúc tác, không có xúc tác bằng oxi. a. Chuyển hóa bằng hơi nước có xúc tác Sơ đồ công nghệ chuyển hóa metan bằng hơi nước có xúc tác. 1,3: thiết bị trao đổi nhiệt; 2: thiết bị khử tạp chất; 4: lò ống; 5: thiết bị chuyển hóa metan cấp 2; 6: nồi hơi thu hồi; 7: tháp tăng ẩm; 8: thiết bị trộn; 9: thiết bị chuyển hóa cacbon oxit. Khí sau khi ra khỏi ống có thành phần (% thể tích): CH4 10% ; H2 68,9% ; CO 10,8% ; CO2 9,8% ; N2 0,5%. Vì lượng metan còn, cho nên cần phải chuyển hóa metan cấp 2 (5). Sau khi ra khỏi thiết bị chuyển hóa metan cấp 2 là: CH4 0,5% ; H2 56,1% ; CO 13,7% ; CO2 7,2% ; N2 22,5%. • Sau khi ra khỏi thiết bị chuyển hóa có thành phần (% thể tích): CH4 0,4% ; H2 59,8% ; CO 4,0,8% ; CO2 15,2% ; N2 20,6%. 2. Chuyển hóa metan bằng hơi nước và oxi có xúc tác: Sơ đồ lưu trình công nghệ chuyển hóa bằng hơi nước - oxi có xúc tác. 1: Tháp bão hòa; 2,8: thiết bị trao đổi nhiệt; 3: thiết bị trộn; 4: thiết bị chuyển hóa metan; 5: thiết bị ẩm; 6: thiết bị chuyển hóa CO; 7: nồi hơi - thu hồi; 9: Tháp ngưng tụ; 10: bơm nước. [...]... tháp (1) và hộp xúc tác (2) vòng qua thiết bị (3) ra thiết bị truyền nhiệt thì nhiệt độ là 350 ® 370°C Sau đó khí đi theo ống trung tâm (4) lên phía trên của hộp xúc tác và đi vào các ống kép (5) đặt trong lớp xúc tác, nhiệt độ tăng 450 ®770 rồi đi xuống ra khỏi tháp Khí bổ sung nhằm mục đích ổn định nhiệt độ của xúc tác khoảng 500°C 2.4 Dây chuyền tổng hợp amoniac Kĩ thuật sản xuất axit nitric 1... tác thích hợp dù nhiệt độ cao và áp suất cao Chất xúc tác cho phản ứng có thể là một số kim loại như Fe, Pt, Mn,… Trong công nghiệp người ta thường dùng xúc tác là Fe (dạng ban đầu là hỗn hợp FeO và Fe2O3 có thêm phụ các oxit KL khác như Al2O3 , CaO,… ) 2.3 Tháp tổng hợp amoniac -Phần trên là hộp xúc tác với các ống truyền nhiệt -Phần dưới là thiết bị truyền nhiệt - Hỗn hợp khí tổng hợp đi vào phía... bằng hơi nước 2 Làm sạch khí tổng hợp Hỗn hợp khí N2 - H2 điều chế được, trước khi tổng hợp NH3 phải được qua hệ thống làm sạch khí để loại các hợp chất có hại ( H2S, CO2, CO ) a Tách bụi - Hỗn hợp khí ra khỏi các lò chế hóa chứa nhiều bụi, tro và cả dầu máy Người ta dùng máy lắng bụi li tâm, rửa qua nước, qua lọc điện để giữ tạp chất cơ học lại b Tách H2S - Thường dùng các hợp chất hấp thụ được S, ví... oxit - Hàm lượng khí cacbon oxit trong khí tổng hợp phải dưới 0,0010,002% Thường dùng pp amoniac, dùng muối đồng axetat trong nước amoniac để hấp thụ Cu(NH3)nOOCH3 + CO = Cu(NH3)nOOCH3 - Khí thoát ra trong quá trình tái sinh chứa 62%CO, 27-28%CO2, 12-13%(N2+H2) được đưa lại thiết bị chuyển hóa CO - Rửa tiếp khí tổng hợp bằng dung dịch kiềm, sau khi rửa khí tổng hợp chỉ còn 0,0005-0,001%CO2 d Chuyển hóa... amoniac Kĩ thuật sản xuất axit nitric 1 Khái niệm chung - Đầu thế kỉ XVII, người ta sản xuất HNO3 bằng cách cho H2SO4 tác dụng với diêm tiêu - Đầu thế kỉ XX, người ta dùng phương pháp hồ quang điện để cho nito tác dụng trực tiếp với oxi để tạo thành NO - Từ khi tổng hợp được NH3 từ N2 và H2 thì người ta đều sản xuất HNO3 từ amoniac Quá trình này bao gồm ba bước Oxi hóa NH3 thành NO 4NH3 + 5O2 = 4NO... Khí thiên nhiên đưa vào tháp bão hòa (1) p= 2 atm, t°= 82°C nâng nhiệt độ của khí lên 78-80°C và làm khí bão hòa hơi nước ( tỷ lệ hơi nước:khí = 0,35:1) ra khỏi tháp (1) hỗn hợp khí được bổ sung tiếp hơi nước đến tỷ lệ hơi nước:khí =1:1 rồi vào thiết bị trao đổi nhiệt (2) tăng t° lên 500-600°C vào thiết bị (3) để trộn oxi hoặc không khí giàu oxi • Sau đó hỗn hợp hơi - khí được đưa vào thiết bị chuyển... đưa vào tháp tăng ẩm (5) tưới bằng nước ngưng tụ làm khí bão hòa hơi nước và giảm nhiệt độ xuống đến 75°C Khí đưa qua thiết bị (2) truyền nhiệt cho khí thiên nhiên và hạ nhiệt độ xuống đến 400-420°C Ra khỏi thiết bị (2) vào thiết bị chuyển hóa CO2 (6), rồi đưa qua các thiết bị nồi hơi - thu hồi (7) để sản xuất hơi có p= 4-5 atm Thiết bị truyền nhiệt (8) để gia nhiệt cho nước dùng cho tháp (1) và cuối... cân bằng dịch chuyển theo chiều tạo ra NH3 có lợi cho sản xuất và hiệu suất cũng cao hơn • Thực tiễn: Có thể thực hiện phản ứng ở áp suất từ 100 – 150 at hoặc trung bình từ 250 – 600at hoặc ở áp suất cao 600 – 1000at • Vì hiệu suất chuyển hóa nito thành NH3 thấp, N2 và H2 chưa tham gia phản ứng phải quay trở lại tháp tổng hợp nhiều lần,nên tỉ lệ H2 và N2 được giữ đúng như phương trình 3:1 NH3 sau khi... Kp = 1061 (b) 4NH3 + 3O2 = 4N2 + 6 H2O + 1207KJ Kp = 1067 (c) Trong thực tế cả 3 phản ứng đều một chiều, và vì thế tương quan giữa tốc độ các phản ứng quyết định hướng của quá trình 1.1 Xúc tác -Chất xúc tác thích hợp nhất là platin Trong thực tế sản xuất người ta sử dụng hợp kim platin với roi và paladi (Pt – 95%, Rh – 3%, Pd – 2%) -Cơ chế của phản ứng xúc tác biễu diễn trên hình: •Xúc tác được kéo... trình, nồng độ NO2 trong khí còn thấp, thì khuếch tàn chậm, và tốc độ quá trình nhỏ Muốn tăng hấp thụ thì hạ nhiệt độ Với hỗn hợp nitơ oxit thu được từ hỗn hợp NH3 - không khí chứa 10-12% NH3, nếu hấp thụ ở áp suất thường thì chỉ được axit nồng độ 47-50% Ở nhiệt độ thấp tuy hấp thụ vật lý tăng nhưng tốc độ phản ứng hóa học lại giảm đi, nên nồng độ axit không tăng nhiều . cốc • Chủ yếu dùng chuyển hóa khí thiên nhiên qua 2 giai đoạn: 1. Điều chế khí tổng hợp CH4 + H2O CO + 3H2 (2) CH4 + (1 /2) O2 = CO + 2H2 (3) CO + H2O CO2 + H2 (4) Tùy chất oxi hóa có 3 loại: CH bằng. H2 56,1% ; CO 13,7% ; CO2 7 ,2% ; N2 22 ,5%. • Sau khi ra khỏi thiết bị chuyển hóa có thành phần (% thể tích): CH4 0,4% ; H2 59,8% ; CO 4,0,8% ; CO2 15 ,2% ; N2 20 ,6%. 2. Chuyển hóa metan bằng. thành CO2 - Dùng hơi nước để chuyển hóa, đồng thời tái tạo thêm H2 cho hỗn CO + H2O Fe2O3 450-500C CO2 + H2 ∆H < 0 e. Tách CO2 - Dùng nước để hấp thụ CO2, gia nhiệt nước có hòa tan CO2 để