Seminar Hóa vô cơ CNHH_Chuyên đề: Axit photphoric pptx

LỚP CƠNG NGHỆ HỐ HỌC K35 NHĨM THỰC HIỆN : VI Trần Tấn Thông Nguyễn Xuân Sinh Nguyễn Xuân Nam Đặng Văn Hổ AXIT PHOTPHORIC I/ CẤU TẠO PHÂN TỬ H–O H–O P=O H–O Trong hợp chất H3PO4 , photpho có hóa trị 5, số oxi hóa +5 II/ TÍNH CHẤT VẬT LÍ Axit photphoric : Chất tinh thể suốt, kiến trúc tinh thể :có nhóm tứ diện PO4,T0nc = 42,50C, Tan nhiều nước III/ TÍNH CHẤT HĨA HỌC 1/ Tính axit H–O H–O P=O H–O -Là axit ba nấc, có độ mạnh trung bình -Trong dung dịch nước : Nấc : H3PO4 H+ + H2PO4- (k1=7,6.10-3) thủy phân tạo muối đihiđrophotphat chứa anion H 2PO42,nếu xút làm cho metyl da cam đổi màu có NaH 2PO4≈4,5 Nấc : H2PO4-→H+ + HPO42- (k2=6,2.10-8) • Thủy phân tao H+ monohiđrophotphat thủy phân xút làm chất thị phenoiphatalein đổi màu (vì có Na2HPO4lỗng có pH≈9) Nấc : HPO42- → H+ + PO43- (k3=4,4.10-13) • Thủy phân tao H+và anion PO43,nếu thủy phân xút phải dùng chất thị khác dd Na3PO4 có pH≈12 - Tác dụng với dung dịch kiềm n NaOH Khi tỷ lệ mol n H3PO4 1 NaOH + H3PO4→ NaH2PO + H2O n Khi tyû leä mol n NaOH H3PO4 2NaOH + H3PO4→ Na2HPO + 2H2O n Khi tỷ lệ mol n NaOH H3PO4 3NaOH + H3PO4→ Na3PO + 3H2O 2/ Tính oxi hóa : Axit photphoric khơng có tính oxi hóa(dưới Nhiệt độ :350-400 0c),ở 0t cao :thể tính oxh yếu :tác dụng với kim loai thạch Thạch anh thủy tinh IV/Ứng dụng -axit kĩ thuật dùng sản xuất phân bón vơ ,nhuộm vải ,sản xuất men xứ - H3PO4 tinh khiết dùng công nghiệp dược phẩm V.Công nghệ sản xuất Acid Photphoric: V Có phương pháp điều chế acid Photphoric: - Phương pháp trích ly - Phương pháp nhiệt luyện 1.Phương pháp nhiệt luyện: Ðiều chế H3PO4 cách Oxi hóa Photpho khơng khí : 4P + 5O2 = 2P2O5 2P2O5 + H2O = 2HPO3 Acid metaPhotphoric HPO3 + H2O = H3PO4 Acid octoPhotphoric Sơ đồ lưu trình cơng nghệ sản xuất acid Photphoric nhiệt luyện Thùng nấu chảy photpho Thùng cung ứng Thùng hỗn xung Vịi phun Buồng đốt 6.9 Ống dẩn khí Tháp hydrat hóa Ống phun nước 10 Tháp lọc điện 11 Điện cực ngưng tụ,điện cực phóng điện - Photpho rắn đưa vào thùng (1) để nấu chảy nước photpho đưa lên thùng cung ứng (2) đưa qua thùng hoãn xung (3) để vào vòi phun (4) buồng đốt (5) làm gạch chịu acid,photpho cháy khơng khí tạo thành P2O5 HPO3 qua ống dẩn khí (6) vào tháp hydrat hóa (7).Nước acid lỗng phun ống (8) vào thap Phương pháp trích ly: • Phương pháp thực cách xừ lý Photphat thiên nhiên (thường Apatit) H2SO4 • Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 3H3PO4 + 5(CaSO4.2H2O) + HF • Trong quặng cịn quặng Cacbonat phản ứng với H2SO4 : CaCO3 + H2SO4 + H=O = CaSO4.2H2O + CO2 • CaCO3.MgCO3 + H2SO4 = CaSO4.2H2O + MgSO4 + CO2 • HF tạo thành tác dụng với SiO2 : • 6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O • Quá trình phải thực nhiệt độ 70 ( 80 oc) • Tỷ lệ : lỏng / rắn = - / • Dung dịch phải có lượng SO42- dư nhỏ 3 Cơ đặc acid Photphoric: • Acid Photphoric Ðiều chế phương pháp trích ly có nồng độ khoảng 18 (23% nên thường cô đặc đến nồng độ 38 ( 40% H3PO4 )) • Trong công nghiệp ,người ta dùng 2loại thiết bị cô đặc H3PO4: - Sục bọt - Hút chân không • Nguyên lý cô đặc kiểu suc bọt cho khí cho khí lị sục qua lớp acid, thiết bị đặc kiểu sục bọt gồm có :1 buồng thép , bên có gạch chịu acid Phương pháp đặc kiểu sục bọt có ưu điểm nhanh , có nhược điểm tạo nhiều mùn acid • Q trình đặc chân khơng thực thiết bị bay chân không kiểu ống chùm ngang Hơi ống , acid khơng gian ngồi ống ,thiết bị hút chân khơng hệ thống phun tia ngưng tụ Thiết bị cô đặc kiểu hút chânkhơng có nhược điểm cấu tạo tạp tốn nhiều chì kim loại chịu acid, điều kiện làm việc phức tạp, thiết bị dễ đọng kết tủa SẢN XUẤT PHÂN LÂN: • • • • • • • Sản xuất Supephotphat đơn theo phương pháp axit + Đặc điểm, tính chất: - Bột (hạt) màu xám - Thành phần: Chính Ca(H2PO4)2, CaSO4 khan Phụ H3PO4, H2SiO3,Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3 - Nguyên liệu: quặng apatit Ca5F(PO4)3, H2SO4 - Suphephotphat đơn sản xuất hoá chất Lâm Thao chứa 18-20 % P2O5 hiệu • - Dễ tan mơi trường PH = • + Cơ sở lý thuyết: • Các yếu tố ảnh hưởng: • Giai đoạn 1: Xảy bề mặt quặng, dư H2SO4, giai đoạn xảy hệ dị thể tốc độ lớn nhiều giai đoạn  giai đoạn tốc độ phản ứng • Giai đoạn kết thúc sau 20-40 phút trộn apatit với H2SO4 • + Nồng độ H2SO4 phù hợp 62-63% Nếu C bé  lượng H2O kéo theo lớn  không thu sản phẩm rắn (CaSO4) mà bùn nhão Nếu C cao pha lỏng nhanh chóng bão hồ CaSO4, CaSO4 tạo thành bám lên bề mặt hạt quặng  phản ứng bị kìm hãm sản phẩm thu khơng tơi xốp kết dính C < 63%  pha lỏng bị bão hoà thấp  CaSO4 kết tinh lớn tạo thành lớp vỏ xốp lên bề mặt quặng ngăn H2SO4 tiếp xúc với quặng Tăng C giảm độ ẩm sản phẩm  hàm lượng P2O5 tăng C cao q khơng có lợi Vậy thiết bị gián đoạn C = 62.63%, thiết bị liên tục C = 66% • • • • • + Nhiệt độ sản xuất phụ thuộc theo mùa 0C H2SO4 VD: C = 62 – 63% nhiệt độ = 62 – 750 0C C = 64 – 68% nhiệt độ = 50 – 600 0C Nhiệt độ mùa hè < mùa đơng 50 0C + Diện tích tiếp xúc: quặng nghiền nhỏ tăng V • Giai đoạn bắt đầu xảy tiêu hao hết H2SO4 Ca(H2SO4)2 tạo thành lúc đầu dd kết tinh sau dd bão hoà  V giảm để phân huỷ hoàn toàn quặng ủ sản phẩm 16-25 ngày tuỳ vào loại nguyên liệu • Tăng cường dd H2SO4  tăng H3PO4  V tăng nhiệt độ kho ủ  V tăng (nhiệt độ phù hợp 3540%) Giai đoạn 3: Trung hoà H3PO4 tự Trộn sản phẩm với chất trung hoà để phân huỷ: NH3(K)CaCO3, bột xương (Ca(PO4)2 + CO2 + H2O) + Quá trình sản xuất H2SO4 68%, apatits chuyển vào (3) xảy phản ứng giai đoạn (1)  CaSO4 + H3PO4 Các chất phản ứng khuấy trộn liên tục thời gian dừng lại – phút Nếu thời gian dài HH đóng rắn  sản xuất ngừng trệ, HH chất lỏng từ (3) chuyển xuống (4) nơi tạo thành sản phẩm Thùng hố thành ln quay với V chậm • Tại (4)  Ca(H2PO4)2 Ca5(PO4)2 + H3PO4 (giai đoạn 2) với V chậm phản ứng dùng nhiều Sản phẩm cắt gọn qua phận làm tơi rơi vào kho ủ sản phẩm ủ 21 ngày để quặng + H3PO4 xảy hoàn toàn trùng hoà H3PO4 dư = NH3 bột xương Ca3(PO4)2 • Supephotphat kép:(40-50%P2O5) • Trộn quặng(apatit or photphoric) • với H2SO4:Ca3(PO4)2+3H2SO4=2H3PO4+3CaSO4 • 4H3PO4+Ca3(PO4)2=3Ca(H2PO4)2 Phân lân thuỷ tinh (nung chảy):(12-14% P2O5) - Thành phần chủ yếu: P, Ca, Mg lân CaSiO3, Mg3(PO4)2, Ca3(PO4)2 - Nguyên liệu: quặng apatit khống vật chứa MgO, CaO, SiO2 đo lơ mít (CaCO3, MgCO3)… theo tỷ lệ xác định - Có tên phân lân thuỷ tinh bán sản phẩm hạt rắn có bề ngồi giống thuỷ tinh vỡ vụn gọi phân lân nung chảy tạp thành = pp nung chảy phối liệu gồm apatit số đá chứa MgO, CaO, SiO2 làm lạnh đột ngột = H2O P cao  bán sản phẩm.Bán sản phẩm để khô đem sấy nghiên nhỏ ta thu sản phẩm có hàm lượng 19,5 – 22%, P2O5 23%SiO2, 7,5% Al2O3… – 14%MgO, 30% CaO, - Cơ sở lý thuyết: • Phối liệu nung chảy 1450-15000C = than cốc lị tương tự lị luyện găng : CaCO3  CaO + CO2, • MgCO3  CO2 + MgO • CaSiO3  CaO + SiO2 • • 4Ca5(PO4)3 + 3SiO2  6Ca3(PO4)2 + 2CaSiO3 + SiF4 • Khi tồn sản phẩm chảy lỏng sau dùng tia nước lạnh có P cao làm lạnh đột ngột  Ca3(PO4)2 có cấu tạo đặc biệt tan đất chua • Sản xuất: PL văn điển, PL Nình Bình, Bắc Giang 4.Phân Lân Hữu Cơ Vi Sinh • Dùng nhiều loại men vi sinh để chuyển hóa hổn hợp than bùn photphoric thành dạng đạm lân • Ngày người ta có xu hướng sản xuất nhiều loại phân phức hợp :amotpho (NH4H2PO4 (NH4)2HPO4chứa 10-12% N 47-52% P2O5,điamophot(NH4)2HPO4chứa 18-21%N 5054% P2O5,nitrophotka (hổn hợp amophot KNO3 chứa 12-16% N ,12-16% P2O5 12-16% K2O Xin hết .. .AXIT PHOTPHORIC I/ CẤU TẠO PHÂN TỬ H–O H–O P=O H–O Trong hợp chất H3PO4 , photpho có hóa trị 5, số oxi hóa +5 II/ TÍNH CHẤT VẬT LÍ Axit photphoric : Chất tinh thể suốt,... 3H2O 2/ Tính oxi hóa : Axit photphoric khơng có tính oxi hóa( dưới Nhiệt độ :350-400 0c),ở 0t cao :thể tính oxh yếu :tác dụng với kim loai thạch Thạch anh thủy tinh IV/Ứng dụng -axit kĩ thuật dùng... khí : 4P + 5O2 = 2P2O5 2P2O5 + H2O = 2HPO3 Acid metaPhotphoric HPO3 + H2O = H3PO4 Acid octoPhotphoric Sơ đồ lưu trình cơng nghệ sản xuất acid Photphoric nhiệt luyện Thùng nấu chảy photpho Thùng