Tải bản đầy đủ

Ảnh hưởng của tạp chất

NHÓM 5

I.
II.
III.

4/25/18

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng hợp NH3
Khử các hợp chất lưu huỳnh khỏi hỗn hợp khí nguyên liệu
Chuyển hóa CO

Nhóm 5

1


I.
1.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng hợp NH 3

Nguồn gốc sinh ra tạp chất

Dù chế tạo khí nguyên liệu nào cho tổng hợp NH3 theo phương pháp nào thì
trong thành phần của nó cũng có bụi, khí trơ ( Ar, CH4 …), khí độc đối với xúc
tác như các hợp chất của S : H2S, COS, CS2 … và các hợp chất của O2 : (NO,
CO, CO2 H2O, O2 …), dầu…..

4/25/18

Nhóm 5

2


I.



4/25/18

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3
Do nitơ để tổng hợp amoniac chủ yếu được sản xuất theo phương pháp lạnh
sâu nhờ phương pháp hóa lỏng không khí.Do vậy ni-tơ lẫn tạp chất là O2 , CO2 ,
H2O…..
Hidro cũng được sản xuất nhờ phương pháp lạnh sâu khí cốc.Do vậy nó lẫn một
lượng lớn hỗn hợp các tạp chất như:H2O;CO2;CO;NO ; H2S Và dầu có trong khí
cốc chứa hidrocacbon

Nhóm 5

3


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

2. Sự ảnh hưởng của từng loại tạp chất đối với quy trình tổng hợp NH 3



 Với tạp chất cơ học chủ yếu là bụi than và các tạp chất rắn khác: phải làm sạch
để tránh tắc thiết bị, hoặc mài mòn bơm, quạt, máy nén…

Có thể dùng phương pháp khô như lắng trọng lực, lọc cyclon, lọc điện hoặc

phương pháp ướt như rửa nước, lọc điện ướt hoặc lọc màng, vòng Rachig 12 x
12 x 0,3m tẩm dầu…

4/25/18

Nhóm 5

4


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

Sau khi nén, khí theo thường mang theo những giọt dầu, mù dầu làm giảm hệ

số truyền nhiệt do bám vào thành thiết bị, khi ở nhiệt độ cao dầu cháy tạo ra
muội than che phủ bề mặt xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác. Do đó cần loại
bỏ dầu, mù dầu.

Có thể dùng phương pháp lọc, ly tâm để tách dầ ra khỏi hỗn hợp khi nguyên liệu.

4/25/18

Nhóm 5

5


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

NO không ảnh hưởng tới ngộ độc xúc tác nhưng bị o-xy hóa thành NO2 và N2O3
để phản ứng với hidrocacbon tạo thành muội che phủ bề mặt xúc tác, làm giảm
hoạt tính của xúc tác

NO có khả năng kết hợp với oxy, các cacbua hydro không no hình thành các hợp
chất gốc nitơ có dạng như dầu cốc, các hợp chất này không ổn định, nếu tích lũy
ở hàm lượng cao có thể gây cháy lớn.

4/25/18

Nhóm 5

6


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

Vì vậy khử oxit nitơ trở thành một khâu quan trọng trong việc loại bỏ tạp chấp
 Phản ứng oxy hóa NO trong oxy hoặc chất oxy hóa đều tiến hành với một tốc
độ thấp. NO2 , N2O3 có hoạt tính cao nên dễ bị khử.

4/25/18

Nhóm 5

7


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

Có thể dùng các hợp chất sunfua của các nguyên tố nhóm 8 để kết hợp với NO
nhất là sunfua của Fe3+ trong môi trường kiềm. Sunfua Fe2+ kém hơn.

Trong phương pháp khô, dùng Fe2O3, FeS khử H2S đồng thời cũng khử NO hình
thành NaFe4(NO)7S8 và NaFe(NO)2S3 . Hợp chất này không ổn định, phơi nắng
phân hủy nhả NO.

4/25/18

Nhóm 5

8


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

 H2O cũng phản ứng với sắt tạo ra hidro và sắt từ o-xit nhưng hai chất này cũng phản ứng lại
tạo ra sắt và nước, do đó phải điều chỉnh tỉ lệ H2O và H2 sao cho hợp lí
Fe3O4 +H2=Fe+H2O

 Để loại bỏ nước, chủ yếu dùng chất hấp phụ như: silicagel(SiO2 ), alumogel(Al2O3.3H2O),
zeolit hoặc các chất hút ẩm khác.

4/25/18

Nhóm 5

9


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

Bảng các loại chất hấp phụ

Loại chất hấp phụ

Công thức

Hàm ẩm sau hấp phụ g/m

Clorua canxi

CaCl2

1,5

Hidroxit natri rắn

NaOH

0,8

Silicagel

SiO2.H2O

0,003

Hydroxit kali rắn

KOH

0,014

Alumogel

Al2O3.H2O

0,005

Zeolit

4/25/18

3

0,005

Nhóm 5

10


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

 Khí H2S ; gây trúng độc vĩnh viễn vì H2S phản ứng với chất tạo ra chất xúc tác là Fe2O3

nên không xảy ra xúc tác cho phản ứng vì không có Fe nên không thể xúc tác cho phản ứng

 Khử H2S nhằm bảo vệ xúc tác trong những công đoạn tiếp theo, ngoài ra còn chóng ô nhiễm
môi trường.

 Có thể dùng các phương pháp để loại bỏ khí H2S:

4/25/18

Nhóm 5

11


I.
o

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3
Phương pháp khô:dùng thể rắn cố định sang dạng các hợp chất sunfua của kim loại hoặc
dạng hấp phụ, phương pháp dùng oxit sắt, oxit kẽm, zeolit, than hoạt tính

o

4/25/18

Phương pháp dung dich: thực hiện các phản ứng hấp thụ hóa học

Nhóm 5

12


I.
o

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3
Có phương pháp trung hòa như: dùng dung dịch kiềm nóng, gốc rượu amin hoặc nước
amoniac loãng….để hấp thụ khí H2S, thực hiện nhả khí H2S theo phản ứng nghịch.

o

Phương pháp oxy hóa: Dùng dung dịch kiềm-Acsenic, polythionat….thực hiện phản ứng
oxy hóa trong pha lỏng với dung dich nước amoniac kèm xúc tác pha lỏng, được S nguyên
tố

o

4/25/18

Phương pháp hấp thụ vật lí: bằng dung dịch metanol ở nhiệt độ thấp

Nhóm 5

13


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

 O2 ;CO;CO2 gây ngộ độc tạm thời do phản ứng với H2 cản trở phản ứng tổng
hợp NH3

 Ngoài ra O2 ;CO;CO2 cũng làm giảm hoạt tính của xúc tác.
O2 + H2 = H2O
CO2 +H2 = CH4 + H2O
CO + H2 = H2O + CH4

4/25/18

Nhóm 5

14


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

 Khí trơ: Ar, CH và hợp chất hydrocacbon
4

Không làm ngộ độc xúc tác nhưng làm giảm áp suất riêng phần của cấu tử hữu
ích N2 , H2 . Người ta tách nó bằng phương pháp rửa nitơ lỏng, hoặc chuyển hóa
metan.

4/25/18

Nhóm 5

15


Sự ảnh hưởng của mỗi loại khí độc tới quá trình tổng hợp
amoniac là:
Ngộ độc xúc tác

+ H2S
Yêu cầu độ sạch

Xúc tác chuyển hóa CH4

Xúc tác chuyển hóa CO

3 o
2-3 mg/m ở t tb
3 o
<0,1 mg/m ở t thấp

3
2-3 mg/m

Xúc tác tổng hợp NH3

0

Tính chất ngộ độc
Tạm thời
Vĩnh viễn
Tạm thời
+ CO,CO2
Yêu cầu làm sạch
=< 20ppm

Tính chất ngộ độc

Tạm thời

4/25/18

Nhóm 5

16


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

3.CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH TẠP CHẤT
1. Phương pháp hấp thụ
2. Phương pháp hấp phụ
3. Phương pháp xúc tác
4. Phương pháp vật lí phân li khí

4/25/18

Nhóm 5

17


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

1. Phương pháp hấp thụ
Nguyên tắc: Dựa vào độ hòa tan khác nhau của khí trong lỏng
Quá trình đặc trưng bởi( Pcao và Tothấp) đó là quy trình tuần hoàn liên tục
Hấp thụ ở áp suất cao, nhiệt độ thấp trong tháp hấp thụ
Tái sinh ở áp suất thấp, nhiệt độ cao trong tháp tái sinh

4/25/18

Nhóm 5

18


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

2.Phương pháp hấp phụ
Nguyên tắc : Tách chọn các tạp chất bằng chất hấp phụ rắn.

 Hấp phụ vật lí: đó là sự ngưng tụ trong mao quản ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ

thấp. Khi tái sinh dùng khí trơ ở nhiệt độ cao thổi qua chất hấp phụ để nhả khí đã bị
hấp phụ

 Hấp phụ hóa học: phụ thuộc vào phản ứng hóa học trong điều kiện tiến hành hấp phụ ở
nhiệt độ cao

4/25/18

Nhóm 5

19


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

 Thông thường hấp phụ chỉ thích hợp với nồng độ chất độc nhỏ, yêu cầu độ
sạch cao vì có khả năng hấp phụ triệt để



Quá trình hấp thụ thường là gián đoạn- khí thổi qua lớp chất hấp phụ tĩnh, sau
khi mất khả năng hấp phụ người ta tái sinh hay thay chất hấp phụ mới

4/25/18

Nhóm 5

20


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

3. Phương pháp xúc tác

 Nguyên tắc: Biến chất độc trong sự có mặt của xúc tác thành chất trơ hoặc thành chất dễ làm
sạch bằng hấp thụ hoặc hấp phụ ở giai đoạn sau

 Yêu cầu: Chất rắn cần tách phải tách dụng hóa học trên bề mặt xúc tác với các cấu tử có
chứa (hoặc có thể bổ sung) trong hỗn hợp khí cần làm sạch

4/25/18

Nhóm 5

21


Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng hợp NH 3
4. Phương pháp vật lý phân li khí
Phương pháp này áp dụng kĩ thuật làm lạnh sau, khuếch tán nhiệt hoặc dùng màng bán thấm,
màng tra đổi ion
Mức độ làm sạch khí phụ thuộc yêu cầu công nghệ, chia thành làm sạch thô, trung bình và
tinh

4/25/18

Nhóm 5

22


I.

Ảnh Hưởng của các tạp chất đối với quy trình tổng
hợp NH3

 Tùy thuộc vào yêu cầu độ sạch của khí nguyên liệu mà ta lựa chọn các phương pháp làm
sạch khác nhau
Để đạt độ sạch tinh khiết, thường kết hợp các phương pháp khác nhau

4/25/18

Nhóm 5

23



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×