dongdu.info

Có lẽ nhiều người vẫn nhớ Urê là hợp chất hữu cơ đầu tiên được con người tổng hợp từ các chất vô cơ (Amôniắc và khí Cacbonic). Xét về lý thuyết thì việc sản xuất Urê tưởng chừng rất đơn giản, nhưng trên thực tế cần cả một dây chuyền công nghệ thiết bị đồ sộ!

Chuyến về VN vừa rồi mình có may mắn được thăm quan nhà máy Đạm Phú Mỹ. Đây nhà máy phân bón lớn và hiện đại đầu tiên của Tổng công ty dầu khí Việt Nam. Nhà máy sản xuất Amôniắc sử dụng công nghệ của Haldor Topsoe A/S (Đan Mạch) với công suất 1.350 tấn/ngày; sản xuất Urê sử dụng công nghệ của Snamprogetti S.p.A (Ý) với công suất 2.200 tấn/ngày. Nguyên liệu chính của nhà máy là khí đồng hành Bạch Hổ, ngoài ra còn sử dụng khí thiên nhiên từ bồn trũng Nam Côn Sơn và các bể khác thuộc lục địa phía Nam. Lượng khí tiêu thụ cho nhà máy khoảng  53.000 – 54.000 NM3/h (lưu lượng khí ở điều kiện thường).

Công đoạn quan trọng và phức tạp nhất trong dây chuyền này là công đoạn sản xuất Amôniắc. Phân xưởng sản xuất Amôniắc bao gồm những công đoạn chính sau:

      Làm sạch khí nguyên liệu: khử các hợp chất lưu huỳnh
      Reforming sơ cấp
      Reforming thứ cấp
      Chuyển hóa CO
      Tách CO2
      Metan hóa
      Tổng hợp Amôniắc
      Làm lạnh và thu hồi Amôniắc

Câu hỏi: Các bạn có hứng thú, hãy suy nghĩ tại sao để sản xuất Amôniắc từ khí thiên nhiên lại phải qua những công đoạn trên?

Mình sẽ giải trình trong vài ngày tới. Sẽ có nhiều điều hấp dẫn đối với các bạn học ngành HOÁ ỨNG DỤNG khi tìm hiểu về công nghệ này! :)

Hoan hô Khánh

Ngoài công nghệ sản xuất,Khánh nói thêm về tác dụng cụ thể của Urê,nhu cầu dùng Urê thì sẽ hấp dẫn những người không phải chuyên nghành hoá đấy

 Em xin thử trả lời
Về giai đoan 1:khử các hợp chất lưu huỳnh bởi đây là sản xuất phân urê .urê thuộc phân đạm.nếu có lưu huỳnh sẽ thành phân lân
Về giai đoạn 2và 3 :giai đoạn Reforming sơ cấp và thứ cấp.Đây là giai đoạn bẻ liên kết3 của N2 gồm 2liên kếtpi và 1 liên kết xíchma
Về giai đoạn chuyển hoá CO va tách CO2 .Đây là giai đoạn tổng hợp CO2 nhằm tổng hợp ure.Trong câu hỏi có nói là sản xuất Amoniac.Em không hiểu rõ tác dụng cửa nó
Tiếp là giai đoạn metan hoá .Để tạo ra NH3 ,và phải cần tổng hợp amoniac để lấy được amoniac nguyên chất.Cuối cùng làm lạnh amoniac và thu hồi amoniac.
   

Trước khi nói về các công đoạn trong dây chuyền sản xuất Amôniắc, xin giới thiệu về những công dụng của Amôniắc, Urê và Cacbon đioxít:

1.Amôniắc: Dùng trong công nghiệp đông lạnh, sản xuất nước đá , bảo quản thực phẩm, dùng để sản xuất phân bón và một số hoá chất cơ bản.

2.Urê : Trong nông nghiệp dùng làm phân bón, trong công nghiệp dùng để sản xuất chất dẻo, keo dán, nhựa tổng hợp.

3.CO2 lỏng: Dùng để sản xuất nước giải khát có bọt, dùng để cứu hoả, dùng trong công nghệ hàn, đúc, đóng tàu.

 CO2 rắn: Vận chuyển cá tươi đông lạnh, bảo quản mồi câu đánh cá, làm lạnh trong quá trình vận chuyển thịt, cá, rau,quả....
------------------

Chúng ta thường thích thú khi học tập và nghiên cứu về những hợp chất cao siêu, nhưng đôi khi lại không để ý đến những ứng dụng rất quan trọng của những chất đơn giản. Ngành công nghiệp Hoá Chất VN có lẽ sẽ phải khởi đầu từng bước với những hoá chất cơ bản (hiện nay phần lớn vẫn phải nhập khẩu).
[wink]

tonyajp06 chỉ trả lời đúng một phần. Có 2 điểm cần lưu ý khi giải thích các quá trình công nghệ ở đây. Thứ nhất, để tổng hợp Urê ta cần tổng hợp Amôniắc và Cacbon đioxít(chuyển hoá CO), để tổng hợp Amôniắc lại cần Nitơ(không khí) và Hyđrô(reforming). Từ khí thiên nhiên, phải làm thế nào để sản xuất NH3 và CO2 tinh khiết? Thứ 2, hầu như tất cả các công đoạn đều phải sử dụng chất xúc tác. Các chất xúc tác chính là chìa khoá vàng của công nghệ. Vì vậy việc loại bỏ những tạp chất làm ngộ độc xúc tác là công đoạn vô cùng quan trọng!

Quy trình sản xuất Amôniắc bao gồm các công đoạn sau:

1.Công đoạn khử Lưu huỳnh

Xúc tác dùng cho công nghệ reforming bằng hơi nước rất nhạy cảm với hợp chất chứa lưu huỳnh, bởi vì chúng sẽ gây mất hoạt tính hoặc là nhiễm độc xúc tác. Do đó các hợp chất lưu huỳnh phải được khử bỏ trước khi đi vào công đoạn reforming. Điều này được thực hiện trong công đoạn khử lưu huỳnh của phân xưởng NH3.

Trong quá trình khử lưu huỳnh, các hợp chất lưu huỳnh hửu cơ được chuyển hoá thành H2S bằng xúc tác hydro hoá. Sau đó H2S được hấp phụ bằng oxit kẽm.

1.1 Hydrô hóa
RSH + H2 = RH + H2S
R1SSR2 + 3H2 = R1H + R2H + 2H2S
R1SR2 + 2H2 = R1H + R2H + H2S
COS + H2 = CO + H2S

1.2 Hấp thụ H2S
ZnO + H2S = ZnS + H2O
ZnO + COS = ZnS + CO2

2. Công đoạn Reforming
Hydrocacbon nguyên liệu sau khi khử lưu huỳnh được chuyển hóa bằng hơi nước để tạo thành hydro, nitơ, cacbonmonoxit, cacbondioxit và hơi nước.

2.1 Reforming sơ cấp :

CH4  +  H2O  =      CO + 3 H2 – nhiệt
CH4  + 2H2O  =  CO2 + 4 H2 – nhiệt        
CnH2n+2 +   n H2O  =     n CO +  (2n + 1) H2 – nhiệt
CnH2n+2 +   2n H2O  =     n CO2 +  (3n + 1) H2 – nhiệt

2.2  Reforming thứ cấp : (nhằm chuyển hóa hoàn toàn lượng Metan còn dư sau P/ư Reforming sơ cấp )

CH4  +  3/2 O2      = CO + 2 H2O – nhiệt
CH4  + 2 O2      = CO2 + 2 H2O – nhiệt

3. Công đoạn chuyển hóa CO thành CO2
Trong bộ phận tinh lọc khí, CO được chuyển hoá thành CO2.

CO  +  H2O =      CO2  +  H2  +   nhiệt


4. Công đoạn khử CO2 :

4.1 Khử CO2 :
Hệ thống tách CO2 được dựa trên quá trình MDEA hoạt hóa hai cấp (công nghệ của BASF). Dung môi hấp thụ CO2 là MDEA. Thiết bị công nghệ chính bao gồm một tháp hấp thụ CO2 hai cấp, một tháp chưng cất CO2  và hai bình tách.
CO2 bị tách khỏi quá trình bởi sự hấp thụ CO2 vào trong dung dịch MDEA chứa đựng 40% MDEA.

R3N + H2O + CO2  = R3NH+ + HCO3-
2R2NH  + CO2  = R2NH2+ + R2N-COO-

3.2 Thu hồi CO2 :
Tách tái sinh dung dịch giàu CO2 được thực hiện trong hai cấp để đạt được độ tinh khiết cao của sản phẩm CO2. Trong bình tách cao áp, hầu hết các thành phần trơ được hoà tan được giải phóng tại áp suất khoảng 5,5 bar. Dung dịch giàu CO2 tiếp tục đến bình tách thấp áp, nơi mà hầu hết CO2 được giải phóng khỏi dung dịch tại áp suất 0,27 bar.

5. Công đoạn mêtan hóa
CO và CO2 dư trong khí đi ra khỏi bộ phận tách CO2 được chuyển hoá thành metan và bởi phản ứng với hydro (metan hoá) trước khi khí tổng hợp được đưa đến vòng tổng hợp amôniắc. Metan là khí trơ trong vòng tổng hợp amôniắc. Ngược lại, các hợp chất chứa oxy như là cacbon oxit (CO và CO2) sẽ làm ngộ độc chất xúc tác tổng hợp amôniắc.
     
P/ư Metan hóa :
CO  +  3H2 = CH4 +  H2O +   nhiệt
CO2  + 4H2 = CH4 +  2H2O   +  nhiệt
     
6. Vòng tổng hợp Amôniắc
Khí công nghệ sau khi mêtan hóa được nén lên áp suất cao và sau đó dẫn vào cụm tổng hợp amôniắc.

P/ư tổng hợp Amôniắc :
N2  +  3H2      =      2 NH3  +   nhiệt