TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ - CƠ SỞ THANH HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THANGIẢNG VIÊN HD: TH.S NGUYỄN HỮU TOÀN
SINH VIÊN TH : NGUYỄN VĂN VÕ
MSSV : 10003023
LỚP : CDHD12TH
THANH HÓA - NĂM 2015
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
MỤC LỤC
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
MỞ ĐẦU
Nước ta là một nước nông nghiệp, trên 70% dân số sống bằng nghề
nông.Vì vậy nông nghiệp là một nghành quan trọng cần được đầu tư phát triển
để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực, và trở thành một cường quốc xuất khẩu
lương thực, do đó phân bón phục vụ nông nghiệp là rất quan trọng và cần thiết.
Nhu cầu phân bón ở nước ta hiện nay ước tính khoảng 5500000 tấn/năm.(Theo
thống kê năm 2012).
Để đạt được mục tiêu đó thì việc nghiên cứu tìm ra các loại phân bón mới
có tác dụng nâng cao nâng suất chất lượng sản phẩm cây trồng và giá thành rẻ là
điều rất cần thiết. Đồng thời cũng phải nghiên cứu các biện pháp cải tiến công
nghệ, thiết bị cũng như việc đầu tư thay thế các dây chuyền sản xuất hiện đại để
nâng cao năng suất chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.
Hiện nay ở nước ta năng lực sản xuất phân bón phục vụ nông nghiệp của
nhà máy vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong nước.Do
đó hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng khá lớn phân bón nông
nghiệp của nước ngoài.
Dân số nước ta hiện nay đang ngày một tăng nhanh kéo theo mọc lên các

đưa và
tổng hợp Urê.
Nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc đi từ nguồn nguyên liệu ban đầu là
than đá tạo ra NH
3
lỏng và khí CO
2
, sử dụng dây chuyền công nghệ tuần hoàn
lỏng toàn bộ cho quá trình tổng hợp Urê.
Vì những lý do trên em quyết định chọn đề tài: “Quy trình sản xuất đạm
urê từ than” để làm đề tài của mình
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 2
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẠM URE
1.1: Sản phẩm Ure:
Urê được Hilaire Rouelle phát hiện từ nước tiểu vào năm 1773 và được
Friedrich Woehler tổng hợp lần đầu tiên từ ammonium sulfate (NH
4
)
2
SO
4
và
potassium cyanate KOCN vào năm 1828. Đây là quá trình tổng hợp lần đầu một
hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ và nó đã giải quyết được một vấn đề quan
trọng của một học thuyết sức sống.
Năm 1870, urê đã được sản xuất bằng cách đốt nóng cácbamat amôn trong
một ống bịt kín. Điều này là nền tảng cho công nghệ sản xuất urê công nghiệp

13,230
Dạng tinh thể và dạng bề ngoài
Dạng kim, lăng trụ, tứ
giác
Điểm nóng chảy,
0
C 132,7
Chỉ số khúc xạ 1,484; 1,602
Năng lượng hình thành tự do ở 25
0
C,
J/mol
-197,15
Nhiệt nóng chảy, J/g 251
Nhiệt hòa tan trong nước, J/g 243
Nhiệt kết tinh, dịch ure nước 70%, J/g 460
Độ ẩm tương đối 81% (20
0
C)
73% (30
0
C)
Nhiệt riêng, J/Kg.K
ở 0
0
C
50
0
C
100

- Sử dụng bột trợ dung đưa vào dung dịch urê trước khi tạo hạt, tăng
cường lực cơ giới của hạt và hạn chế hút ẩm.
- Tiêm fomanđêhyt hoặc urê fomanđêhyt vào dòng dung dịch urê
trước hoặc sau hệ thống cô đặc.
- Tạo urê hạt to trên một hệ thống tạo hạt tầng sôi thùng quay, làm
giảm bề mặt riêng tiếp xúc không khí của hạt urê, độ bền vững cơ
giới cao.
1.2.2. Tính chất hóa học
Hòa tan trong nước, nó thủy phân rất chậm để tạo thành cacbamat amôn (1)
cuối cùng phân hủy thành amoniac và điôxit cacbon. Phản ứng này là cơ sở để
sử dụng urê làm phân bón.
Trong môi trường đất ẩm :
(NH
2
)
2
CO + 3H
2
O CO
2
+ 2NH
4
OH
Trong không khí ẩm:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 5
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
2NO + (NH
2
)

2
.HNO
3
và phân hủy nổ khi bị
đốt nóng. Urê cứng ổn định ở nhiệt độ phòng và ở điều kiện thường áp. Đốt
nóng ở điều kiện chân không và tại điểm nóng chảy thì nó sẽ thăng hoa mà
không hề thay đổi. Trong môi trường chân không ở nhiệt độ 180-190
0
C, urê sẽ
thăng hoa và chuyển hóa thành xianua amôn NH
4
OCN (5). Khi urê cứng được
đốt nóng nhanh trong dòng khí amoniac ở mức nhiệt độ nâng và tăng khoảng
vài trăm kPa (vài at.) thì nó sẽ thăng hoa hoàn toàn và phân hủy từng phần thành
acid cyanic HNCO và xianua amôn. Urê cứng hòa tan trong NH
3
lỏng và hình
thành hợp chất urê-amoniac hỗn hợp không ổn định CO(NH
2
)
2
NH
3
phân hủy ở
45
0
C. Urê-Amoniac tạo ra các muối với các chất kim loại kiềm như
NH
2
COHNM hoặc CO(NHM)

OH và các hợp chất khác phụ thuộc vào tỷ lệ mol của
fomanđehyt đối với urê và dựa vào độ pH của dung dịch. Peroxyd hydro và urê
là loại sản phẩm dạng bột tinh thể màu trắng. Peroxyd urê CO(NH)
2
.H
2
O
2
được
người ta biết đến với tên gọi thương phẩm là Hypersol đây là chất tác nhân oxi
hóa. Urê và acid malonic phản ứng cho ra đời chất acid barbituric (7), một hợp
chất chủ yếu trong ngành hóa dược
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 7
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
1.3. Ứng dụng
1.3.1. Trong công nghiệp
Urê được dùng làm phân bón, kích thích sinh trưởng, giúp cây phát triển
mạnh, thích hợp với ruộng nước, cây , rau xanh, lúa… Urê cứng có chứa 0,8 đến
2,0% trọng lượng biuret ban đầu được bón trực tiếp cho đất dưới dạng nitơ. Các
loại dịch urê loãng hàm lượng biuret thấp (tối đa khoảng 0,3% biuret) được dùng
bón cho cây trồng dưới dạng phân bón lá.
Trộn lẫn với các chất phụ gia khác urê sẽ được dùng trong nhiều loại phân
bón rắn có các dạng công thức khác nhau như photphat urê amôn (UAP);
sunphat amôn urê (UAS) và urê phophat (urê + acid photyphoric), các dung
dịch urê nồng độ thuộc nitrat amôn urê (UAN) (80-85%) có hàm lượng nitơ cao
nhưng điểm kết tinh lại thấp phù hợp cho việc vận chuyển lưu thông phân phối
bằng hệ thống ống dẫn hay phun bón trực tiếp.
Là chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, nó cung cấp một nguồn đạm
cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho sự tăng trưởng.

tái hiđrat hóa của da.
*Chẩn đoán sinh lý học
Do urê được sản xuất và bài tiết khỏi cơ thể với một tốc độ gần như không
đổi, nồng độ urê cao trong máu chỉ ra vấn đề với sự bài tiết nó hoặc trong một số
trường hợp nào đó là sự sản xuất quá nhiều urê trong cơ thể.
Nồng độ urê cũng có thể tăng trong một số rối loạn máu ác tính (ví dụ bệnh
bạch cầu và bệnh Kahler).
Nồng độ cao của urê (uremia )có thể sinh ra các rối loạn thần kinh (bệnh
não). Thời gian dài bị uremia có thể làm đổi màu da sang màu xám.
*Sử dụng trong chẩn đoán khác
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 9
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
Các loại urê chứa cacbon 14 - đồng vị phóng xạ, hay cacbon 13 - đồng vị
ổn định được sử dụng trong xét nghiệm thở urê, được sử dụng để phát hiện sự
tồn tại của Helicobacter pylori (H. pylori, một loại vi khuẩn) trong dạ dày và tá
tràng người. Xét nghiệm này phát hiện enzym urêse đặc trưng, được H. pylori
sản xuất ra theo phản ứng để tạo ra amôniắc từ urê để làm giảm độ pH của môi
trường trong dạ dày xung quanh vi khuẩn.
Các loài vi khuẩn tương tự như H. pylori cũng có thể được xác định bằng
cùng một phương pháp xét nghiệm đối với động vật (khỉ, chó, mèo - bao gồm cả
các loại "mèo lớn" như hổ, báo, sư tử v.v).
* Cathrat (Hợp chất mắt lưới)
Urê có đặc tính tuyệt vời trong việc hình thành các chất phức hợp kết tinh
hay các sản phẩm cộng với các hợp chất hữu cơ dãy thẳng.
Các chất phức hợp kết tinh này gồm có một máng rỗng được hình thành bởi
các phân tử urê đã được kết tinh trong đó hydrôcacbon được bịt kín hoàn toàn.
Các chất như vậy được gọi là Cathrat. Loại hydrocacbon được bịt kín, trên cơ sở
chiều dài dãy của nó được quyết định bằng nhiệt độ khi hình thành Cathrat.
Đặc tính này của cathrat urê được áp dụng thông thường trong ngành lọc

hoặc rửa
trôi và ngấm xuống đất dưới dạng NO
3
nếu phân urê được bón bằng cách trải
trên mặt đất và để yên đó đến 24 giờ trong điều kiện không khí nóng và ẩm.
Những cách làm gia tăng hiệu qủa của việc sử dụng urê là bón trộn vào đất trong
giai đoạn chuẩn bị đất trồng, pha với nước trong hệ thống tưới tiêu hoặc tưới
nước ngay sau khi bón với lượng nước tương đương một trận mưa khoảng
6,5mm nước đủ để hòa tan urê và đưa chúng ngấm xuống đến vùng không xảy
ra hiện tượng mất đạm do bốc hơi ammonia.
Sự thất thoát đạm liên quan tới nhiệt độ và độ pH của đất. Sự thất thoát
Nitrogen trong urê tùy thuộc rất lớn vào nhiệt độ và độ pH của đất. Bảng I.1 và
I.2 dưới đây nói lên sự thất thoát đạm dưới dạng khí ammonia khi bón urê bằng
cách trải lên bề mặt đất:
Bảng 1.2 : Tỷ lệ % lượng urê mất đi do sự bay hơi khí ammonia theo nhiệt độ
đất
Thời gian (Ngày)
Nhiệt độ đất
7
o
C 15
o
C 25
o
C 32
o
C
0 0 0 0 0
2 0 0 1 2
4 2 2 4 5

- Dinh dưỡng vi lượng: Sắt (Fe), Đồng (Cu), Mangan (Mn), Bor (B),
Molypden (Mo)…
Trong đó, đạm là yếu tố quan trọng nhất giúp cây phát triển tốt, nhiều cành,
thân chắc khoẻ…Urê chứa hàm lượng đạm cao nhất (46-48%) và lẫn ít tạp chất
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 12
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
nên được lựa chọn và sử dụng.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 13
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
CHƯƠNG 2:
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẠM URÊ TỪ THAN
2. 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất đạm urê từ than
Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than gồm 3 xưởng chính: xưởng Tạo khí,
xưởng Amoniac và xưởng Urê được thể hiện như Hình 1.
Hình 1. Dây chuyền sản xuất đạm urê từ than
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 14
Hoi nước
Sản phẩm phụ
Than cục
antraxit
Điện
Hóa chất khác
Chất thải
U
r
ê
Xưởng Urea:
Tổng hợp urea

, CO, H
2
, N
2
, H
2
S, CH
4
, Ar,…được gọi
là khí than ẩm. Khí than ẩm được tách bụi, làm nguội và chứa trong két khí. Khí
than ẩm được đưa ra khỏi két khí, qua lọc bụi tĩnh điện tách nốt lượng bụi còn
lại rồi qua quạt tăng áp. Khí than ẩm được quạt tăng áp đưa vào tháp khử H
2
S
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 10
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
thấp áp, sau đó đi vào các đoạn 1, 2 và 3 của máy nén 6 cấp. Ra khỏi đoạn 3 của
máy nén 6 cấp khí than ẩm tiếp tục đi vào tháp biến đổi CO thành CO
2
và khi ra
khỏi đây được gọi là khí biến đổi. Khí biến đổi đi vào tháp khử H
2
S trung áp rồi
đi sang tháp hấp thụ CO
2
và sau hệ thống này được gọi là khí tinh chế. Khí tinh
chế đi vào các đoạn 4 và 5 của máy nén 6 cấp. Ra khỏi đoạn 5 của máy nén 6
cấp khí tinh luyện được đưa vào tháp khử vi lượng bằng dung dịch đồng kiềm và
trở thành khí nguyên liệu tổng hợp NH

3
và CO
2
dư được đưa trở lại đầu hệ thống.
Dịch urê ra khỏi đỉnh tháp tổng hợp urê qua các công đoạn phân giải và cô
đặc để tách NH
3
chưa phản ứng, đồng thời nâng cao nồng độ urê, sau đó đi vào
tháp tạo hạt.
Hạt urê đạt tiêu chuẩn kích thước, làm nguội, đóng bao và chuyển vào kho
thành phẩm.
2.2. Các xưởng chính trong dây chuyền sản xuất đạm urê từ than
2.2.1. Xưởng Tạo khí
2.2.1.1. Nhiệm vụ
Chế tạo hỗn hợp khí H
2
, N
2
với tỷ lệ H
2
:N
2
= 3:1 làm nguyên liệu cho quá
trình tổng hợp NH
3
.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 11
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
2.2.1.2. Lưu trình công nghệ

4
và bụi.
Khí than ẩm được đi qua lò đốt để trữ nhiệt nhằm gia nhiệt cho hỗn hợp hơi
nước và không khí ở giai đoạn thổi xuống, đồng thời cũng lắng bụi.
Khí than ẩm sau đó đi qua nồi hơi nhiệt thừa để tận dụng nhiệt sản xuất hơi
nước từ nước tuần hoàn 100
o
C, làm nguội và tách bụi.
Tiếp tục, khí than ẩm qua van ba ngả đi vào thủy phong túi rửa để làm lạnh
và rửa sơ bộ khí than trước khi đi qua 2 tháp rửa. Sau khi qua 2 tháp rửa thì khí
than ẩm đi vào két khí. Két khí còn có tác dụng trộn và cân bằng áp suất khí than
ẩm của các lò tạo khí.
Cuối cùng, khí than ẩm còn phải qua thiết lọc bụi tĩnh điện trước khi được
quạt khí than ẩm đưa sang xưởng Amoniac.
2.2.1.3. Các cương vị chính
Một số cương vị chính của xưởng Tạo khí gồm:
- Cương vị Lò tạo khí;
- Cương vị Lọc bụi tĩnh điện;
- Cương vị Nước tuần hoàn;
- Cương vị Thu hồi khí thổi gió.
a. Cương vị Lò tạo khí
Nhiệm vụ:
Cương vị Lò tạo khí đóng vai trò chủ chốt trong xưởng Tạo khí, có nhiệm
vụ chế tạo khí than ẩm bằng phương pháp khí hóa than bằng lò tạo khí tầng lửa
cố định làm việc gián đoạn.
Nguyên lý quá trình khí hóa than ẩm:
Nguyên lý quá trình khí hóa than ẩm ở đây gồm 2 giai đoạn chính: thổi gió
để tăng nhiệt và chế tạo khí than ẩm. Ban đầu dùng không khí thổi vào đáy lò
tạo khí để tăng nhiệt. Khi nhiệt độ trong lò tạo khí tăng đến mức độ nhất định thì
ngừng thổi gió bắt đầu đưa hỗn hợp khí và hơi nước vào để chế tạo khí than ẩm.

= + Q
Thành phần % khí than ẩm như sau:
H
2
CO CO
2
N
2
CH
4
O
2
37,0 33,3 6,6 22,4 0,3 0,3
Thực tế để đảm bảo an toànvà nâng cao chất lượng khí than ẩmmỗi tuần
hoàn làm việc bao gồm 5 giai đoạn:
+ Giai đoạn thổi gió:
Không khí đưa vào đáy lò để đốt cháy than cục, nhiệt sinh ra để cấp cho
phản ứng giữa C và hơi H
2
O.
+ Giai đoạn thổi lên lần 1:
Sau giai đoạn thổi gió nhiệt độ tầng than cục rất cao, đưa hỗn hợp không
khí và hơi nước vào đáy lò để sinh khí than ẩm. Mục đích của việc đưa không
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 14
Đồ án chuyên ngành
GVHD: Nguyễn Hữu Toàn
khí vào lò để đảm bảo tỷ lệ (H
2
+ CO)/ N
2

Không khí được quạt gió đưa vào đường ống chung với áp suất 2800 –
3200 mmH
2
O, đưa qua tầng than nóng đỏ ở đáy lò tạo khí sẽ xảy ra phản ứng
đốt cháy C. Nhiệt sinh ra được tầng gạch chịu lửa tích trữ lại. Khí thổi gió ra
khỏi lò tạo khí, đi vào lò hơi nhiệt thừa theo hướng từ trên xuống, rồi tới cương
vị Thu hồi khí thổi gió.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Võ - 10003023 Trang 15