Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 3: Tổng hợp NH3 và sản xuất Axít HN03

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Tổng hợp NH3 và sản xuất Axít HN03, hợp chất chứa Nitơ, tổng hợp Amoniac,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 3: Tổng hợp NH3 và sản xuất Axít HN03 TRƯỜNGĐẠIHỌCHỒNGĐỨC KHOAKHOAHỌCTỰNHIÊNHÓACÔNGNGHỆ TH.SNGÔXUÂNLƯƠNG PHẦNGIỚITHIỆU:HOÁ CÔNG NGHỆ BAO GỒM:+ Hoá công nghệ I: 45t (Hoá công nghệ và môi ttrường)+ Hoá công nghệ II: 45t (Hoá nông nghiệp)Tài liệu tham khảo1, Trần Thị Bích. Phùng Tiến Đạt. Hoá học công nghệ và môi ttrường. NXB giáodục 1999.2, Phùng Tiến Đạt. Trần Thị Bích Kỹ thuật hoá học. NXb giáo dục 1996.3, Trần Thị Bích, Phùng Tiến Đạt. Hoá kỹ thuật đại cương T1. Nhà xuất bản giáodục. PHẦNI:HÓACÔNGNGHỆVÀMÔITRƯỜNG CHƯƠNGIII.TỔNGHỢPNH3VÀSẢNXUẤTAXÍTHN03 (4TIẾT)I. TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ VÀ CÁC PHƯƠNGPHÁP ÔTNGR HỢP CHÚNG TỪ KHÔNG KHÍ.Các hợp chất của nitơ có vai trò rất quan trọng trong đời sống đọng thực vật vàcon người. Ni tơ có trong TP các chất prôtít - Ni tơ là nguyên tố của sự sống- NH3 và muối nitơ rát là hợp chất chủ yếu để tổng hợp protít (đạm)- NH3, NH03 làm phân bón và thức ăn cho gia súcNgoài ra còn là SP trung gian điều chế chất dẻo thuốc trừ sâu, thuốc mở (TNT)..và nhiều hàng hoá quan trọng cho nền KTQD.- Các hợp chất của nitơ có giá trị trong CN có sẵn trong tự nhiên rất ít. Vì thếngười ta phải tìm các tổng hợp chúng từ nitơ không khí.+ Phương pháp hồ quang: N2 + 02Đây là phản ứng thuận ngịch, thu nhiệtĐể phản ứng ra theo chiều thuận ngịch thì cần Cno.QT này xảy ra trong thiên nhiên khi có sấm sét, mưa lớn -> gt câu tục ngữ lúachim lấp ló đầu bờ, nghe ba tiếng sấm phát cờ mà lên.+ Phương pháp Xianamit.Khi cho: CaC2 + N210000C CaCN2 x C H = 301,5 KJ/nol.Can xi xianamit được dùng trong CNHH và luyện kim màu nó chứa 18.20% Nitơ.PP này tiêu tốn nhiều năng lược nên ít sử dụng vì không có lợi về mặt KT.+ PP amoni ac. Đây là PP kinh tế hơn các PP khác tiêu tốn điện năng ít hơn ->được dứng dụng rộng rãi trong nền KTQD.N2 +3H2 4500C xt 2NH3 H < 0trong chương trình này tính bày chi tiết QT chuyển hoá N2 (kk) thành hợp chấtcủa nitơ qua con đường amoniac.II. TỔNG HỢP AMONIAC.1. Nguyên liệu: N2,H2 chúng không sẵn có trong tự nhiên vậy ta phải điềuchế chúng từ các nguồn có sẵn, trong tự nhiên H20 kk...a, N2...KK chứa 78% N2, 21% 02, 0,94% Ar và 1 số khí khác C02, S02, H2, Ne, Xe.Hoá lỏng không khí ở nhiệt độ thấp (-2000C) áp suất cao. Sau đó chúng cắt phânđoạn kk lỏng khi đó N2 có T0S = 195,80C bay hơi trước, còn 02 có T0s = -1830Cbay hơi sau. Do đó ta thu được nguyên chất và 02 dùng hàn cắt và trong bệnhviện (T0sar = - 185,70C) (Dựa vào T0 sôi khác nhau)b. H2Điện phân H20: H20 = H2 + 1/2 02 (tốn điện năng -> chỉ S/d cho các nước cónguồn điện rẻ tiền)+ Chuyển hoá khí Ch4 hoặc đốt của nóCho CH4 phản ứng với H20, C0, C02 ở T0 cao từ 800 - 11000C không cóc xúctác hoặc ở 800 - 9000C vỏ xt, ni mang trên Al203 hạơc Mg0. Ch4 + H20Sau đó: C0 + H20 Fe203 C02 + H2 (2) (vì sinh ra C0)Từ VD và (2) phản ứng T4: Ch4 + C02 + 4H2+ Tách HH sinh ra từ quá trình chế tạo than cốc..Khí lò cốc: 60% H2, 25% CH4, C0, C02, NH3, N2 C6H6, C2H4, hoá lỏng khí lòcốc các khí chuyển sang TT lỏng còn H2 ở TTK (vì T0 SH2 = - 252,20C bé nhất)hấp thụ NH3 có trong khí = dd axits.Ngoài ra còn đp dd NaCl -> H2 ở catốt.c. Tạo hỗn hợp N2, H2NL: H20, kk, than. cho hỗn hợp không khí- H20 đi qua than nóng đỏ - Loại bỏ C0, C02, 02, Ch4, H2S và bụi để tạo ra hh khí phù hợp cho QT tổng hợp NH3 < pp này a/d ở nhà máy phân đạm Hà Bắc)2. Làm sạch hỗn hợp khí:Làm sạch sử dụng các pp: hấp thụ, ngưng tụ và hiđro hoá các xúc tác.+ Tách bụi (tạp chất cơ học: tro, dầu máy); a/h tới xúc tắc, ăn mò thiết bị, khửchúg bằng cách cho hh khi qua hệ thống lọc điện khô, ướt, hệ thống lắng lọc lytâm.+ Tách H2S: Làm ngộ độc xúc tác của giai đoạn tách C0 và tổng hợp NH3 nênphải loại bỏ triệt để h/c của S bằng các dùng các chất hấp thụ được H2S nhưsắt hđrôxit lẫn Ca0 và mặt của hoặc bagơ hữu cơ:Phương pháp khô (dùng sắt hiđro xít)+ Chuyển hoá CO = CO2Dùng H2O để chuyển hoá đồng thời tạo thêm H2 cho phản ứng hoá học CO+ H2O CO2 + H2 H< O+ Tách CO2:Hấp thụ hoàn toàn ta dùng dung dịch kiềm, hoặc hấp thụ = H2O lah ở P =16,25 atm, hoặc dùng ba zơ hữu mcơ: etanol min, hấp thụ 1 lượng lớn CO2,sau đó đi qua tuabis RNH2 = P = 1atan H2O + CO2 thì được CO2 ( RNNH3)2CO3 RNH2 + H2O + CO2 RNH3 HCO3Đun nóng dung dịch -> CO2+ Tách CO: vì CO + H20 = C0 + H2 H < 0 là phản ứng thuận nghịch nên hhkhí còn lưu lượng nhỏ C02C0 dùng dd Cu (CH3C00)2 trong NH3 ở P = 12- 300 atnT0 = 250C hoặc hidro hoá với xt: ni/0r203 ở 1500C, P = 3 atmCu(NH3)n00CCH3 + CO  [Cu (NH3)n-1Co]00CCH3Co + 3H2 = Cu4 + H203. Cơ sở lý thuyết tổng hợp NH3Phản ứng: N2 + 3H2 = 2NH3 tam giác H + Nhiệt độ:Đây là phản ứng toả nhiệ theo chều thuận -> khi tăng T0 CBCD theo chiều nghịch,thấp T0 cân bằng CD theo chều thuận tạo NH3.Nhưng ở T0 thấp qua V chậm -> phản ứng coi như khô ...