KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHO - Bài 2 pps

12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 1 CHƯƠNG 4 -SAÛN XUAÁT CAÙC HÔÏP CHAÁT CUÛA PHOTPHO BÀI 2 – SẢN XUẤT PHÂN LÂN I. Sảnxuất superphotphat đơn II. Sảnxuất superphotphat kép III. Phân bón đadinhdưỡng 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 2 BÀI 3: SẢN XUẤT PHÂN LÂN Một số khái niệm cơ bản Photphat thiên nhiên H 2 SO 4 H 3 PO 4 Supephotphat đơn (14-21% P 2 O 5 tiêu hóa) Supephotphat kép (42-48% P 2 O 5 tiêu hóa) Chất lượng của superphotphat được đánh giá bằng hàm lượng P 2 O 5 tiêu hóa (hữu hiệu, hiện quả) P 2 O 5 tiêu hóa, P 2 O 5 tự do, P 2 O 5 tổng là gì ? 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 3 1. Nguyên liệu sản xuất SSP: H 2 SO 4 : 62-69% , 50-70 0 C Quặng: P 2 O 5 ≥ 33%, Fe 2 O 3 ≤ 7% 2. Cơ sở quá trình công nghệ Bản chất của quá trình sản xuất superphotphat ? Phản ứng tổng quát của quá trình phân hủy: 2Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 7H 2 SO 4 + 6,5H 2 O →3Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O + 7CaSO 4 .0.5H 2 O + HF Thực tế phản ứng (1) xảy ra theo 2 giai đoạn nối tiếp nhau: Giai đoạn 1: Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 5H 2 SO 4 → 5CaSO 4 + 3H 3 PO 4 (1) Giai đoạn 2: Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 7H 3 PO 4 + 5H 2 O → 5Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O + HF (2) I. Sản xuất Superphotphat đơn 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 4 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến giai đoạn 1 3.1.1 Lượng axit H 2 SO 4 tiêu chuẩn (Norma axit) N = 1,61 [P 2 O 5 ], kg/100kg photphat 3.1.2 Nồng độ axit sunfuric 3.1.3 Nhiệt độ ban đầu của H 2 SO 4 Nhiệt độ thích hợp của axit sunfuric khi phân hủy quặng apatit theo phương pháp trộn liên tục phụ thuộc nồng độ ban đầu của nó 50 - 6055 – 65 60 - 7065 - 70 Nhiệt độ, 0 C 68,567,065,564,0H 2 SO 4 , % Mức độ phân hủy, % ∼63% nồng độ H 2 SO 4, % 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 5 3.1.4 Mức độ trộn lẫn các cấu tử phản ứng 3.1.5 Kích thước hạt photphat Theo tiêu chuẩn: cỡ hạt > 150 μm không vượt quá 14% cỡ hạt < 75 μm không ít hơn 47 – 48% 3.2 Giai đoạn thứ 2 của quá trình Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 7H 3 PO 4 + 5H 2 O → 5Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O+ HF 4. Trung hòa SSP Trung hòa bởi tác nhân rắn Trung hòa bởi tác nhân NH 3 3.1.6 Thời gian lưu của bùn trong thùng phản ứng 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 6 4.1 Trung hòa bởi tác nhân rắn: Đá vôi, dolomit, bột photphorit, bột xương … -CaCO 3 + 2H 3 PO 4 → Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O + CO 2 Ca(H 2 PO 4 ) 2 CaHPO 4 + H 3 PO 4 - 2Ca(OH) 2 + Ca(H 2 PO 4 ) 2 → Ca 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O + 3H 2 O -Ca(OH) 2 + 2CaHPO 4 → Ca 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O + H 2 O U Dựa vào phương trình phản ứng để xác đònh hệ số tiêu hao hóa chất trung hòa tính trên 1 đơn vò P 2 O 5 tự do (P 2 O 5 trong axit H 3 PO 4 ) có trong ssp 0,2820,3100,3940,429Hệ số tiêu hao (kg / 1kgP 2 O 5 ) MgO : P 2 O 5 CO 2 : P 2 O 5 CaO : P 2 O 5 3P 2 O 5 : 7P 2 O 5 Tỷ lệ mol Dolomit, silicat manhe cacbonatĐá vơi, đá phấn, vơi Bột xươngTác nhân trung hòa 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 7 4.2 Trung hòa bởi tác nhân NH 3 (amon hóa) là phương pháp hiệu quả, nâng cao chất lượng của ssp do tạo hợp chất chứa đạm (2-3% đạm) -NH 3 + H 3 PO 4 → NH 4 H 2 PO 4 + 27 Kcal 0,24kgNH 3 1kgP 2 O 5 -2NH 3 + H 3 PO 4 → (NH 4 ) 2 HPO 4 0,48kgNH 3 1kgP 2 O 5 (NH 4 ) 2 HPO 4 + CaSO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4 + CaHPO 4 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 8 Quy trình coâng ngheä 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 9 II. Sản xuất superphotphat kép - Superphotphat kép là phân bón có nồng độ P 2 O 5 cao. - Superphotphat kép được sản xuất trên cơ sở phân huỷ quặng photphat bằng axít photphoric Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4H 3 PO 4 + H 2 O= 3Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O (1) Ca 5 F(PO 4 ) 3 + 7H 3 PO 4 + 5H 2 O = 5Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O + HF (2) 12/7/2010 604005 - Chuong 4 Bai 2 10 Lượng axit tiêu tốn cho 100kg quặng: 22 222 56,1 40,3 159,7 102 142 .100 [] ab cde m H + ++ +− = Trong đó: a, b, c, d, e là hàm lượng % của CaO, MgO, Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , P 2 O 5 Khi tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng tăng. Nhiệt độ thích hợp 75 – 100 0 C, thời gian ủ trong kho khoảng 15 - 30 ngày. [...]... bón hỗn hợp N-P2O5-K2O = 51 0-1 0 từ ba loại phân đơn sau: superphotphat đơn (20 %P2O5), sulfat amon (20 ,5%N) và muối kali clorua (60%K2O) Ví dụ 3: Chế tạo phân bón hỗn hợp N-P2O5-K2O = 1 0-1 0-1 0 Dạng toán 3: Khi dùng phân phức hợp để chế tạo phân hỗn hợp cần phải cân bằng các cấu tử dinh dưỡng trong phân phức hợp, từ đó lựa chọn chất bổ sung hợp lý cho phân hỗn hợp 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 24 Ví... phân bón hỗn hợp N-P2O5-K2O = 1 0 -2 0 -2 0 từ mono amon photphat (11%N, 48%P2O5) muối KCl (60%K2O) và chất thứ 3 Tỷ lệ N:P2O5 trong mono amon photphat 11:48 = 0 ,23 Tỷ lệ N:P2O5 yêu cầu trong phân hỗn hợp 10 :20 =0,5 Vì vậy, xem mono amon photphat là nguồn cung cấp P2O5 và cần phải bổ sung cho hỗn hợp bằng những hợp chất có chứa đạm 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 25 Để chế tạo 1T phân hỗn hợp thì: Trọng... lượng (%) của các phân đơn ban đầu cần trộn để được phân hỗn hợp 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 20 Hàm lượng (%) các chất dinh dưỡng trong mỗi loại phân đơn ban đầu được ký hiệu như sau: Chất dd Phân Phân đơn 1 N P2O5 K2O a1 b1 c1 Phân đơn 2 a2 b2 c2 Phân đơn 3 a3 b3 c3 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 21 Mối liên hệ giữa các thông số: a = a1.x/100 + a2.y/100 + a3.z/100 (1) b = b1.x/100 + b2.y/100 +... b2.y/100 + b3.z/100 (2) c = c1.x/100 + c2.y/100 + c3.z/100 (3) a/b = A/B (4) a/c = A/C (5) x + y + z = 100 (6) Ví dụ 1: Chế tạo phân bón hỗn hợp có tỷ số N:P2O5:K2O = 2: 2:1 từ ba loại phân đơn sau: Photphat amon (14%P2O5, 2, 5%N), sulfat amon (21 %N) và muối kali ( 42% K2O) 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 22 Dạng toán 2: Nếu trong trường hợp yêu cầu đặt ra không phù hợp với hàm lượng các nguyên tố dinh... H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4 (MAP) +Q (4) H3PO4 + 2NH3 = (NH4)2HPO4 (DAP) +Q (5) H3PO4 + 3NH3 = (NH4)3PO4 (TAP) +Q (6) Tên NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 (NH4)3PO4 12/ 7 /20 10 Thành phần P2O5 N 12, 2 61,8 21 ,2 53,8 26 ,6 48,3 604005 - Chuong 4 Bai 2 Tỷ lệ P2O5: N 5,1/1 2, 5/1 1,7/1 14 1 .2 Phân phức hợp trên cơ sở phân huỷ quặng photphat bằng axit nitric Phản ứng phân huỷ Ca5F(PO4)3 +10HNO3 = 3H3PO4 + 5Ca(NO3 )2 + HF (7) Trong... + 3NH4NO3 + 3,5Ca(NO3 )2 Tỷ lệ các cấu tử trong hỗn hợp: P2O5 : N = 1,17 : 1 Trung hòa ion H+ thứ 2 (pH = 5-6 ): 3H3PO4 + 5Ca(NO3 )2 + 6NH3 = 3CaHPO4 + 6NH4NO3 + 2Ca(NO3 )2 Tỷ lệ các cấu tử trong hỗn hợp: P2O5 : N = 0,95 : 1 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 17 Trung hòa ion H+ thứ 3 (pH = 8, 5-9 ): 3H3PO4 + 5Ca(NO3 )2 + 9NH3 = 1,5Ca3(PO4 )2 + 9NH4NO3 + 0,5Ca(NO3 )2 Để thu được P2O5 chủ yếu ở dạng hòa tan trong... phân có chứa từ 2 nguyên tố dinh dưỡng trở lên N P2O5 K2O 1 1 1 1 1 1,5 1 1,5 1 1 1,5 1,5 1 2, 5 0 1 4 0 0 1 1 0 1 1,5 Phân đa dinh dưỡng: Đạm – Lân - Kali Phân đa dinh dưỡng: Đạm - Lân Phân đa dinh dưỡng: Lân - Kali Phân bón đa dinh dưỡng được chia làm 2 nhóm: - Phân phức hợp: Tổng hợp bằng phản ứng hoá học - Phân hỗn hợp: Gia công bằng cách trộn lẫn cơ khí 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 12 1 Phân... bón hỗn hợp, thì sẽ tính như sau: - Gọi n, p, k là hàm lượng N, P2O5, K2O trong phân đơn ban đầu - Gọi N, P, K là hàm lượng N, P2O5, K2O cần có trong phân hỗn hợp C – Trọng lượng chất trơ cần bổ sung để đưa hỗn hợp đạt đến 1 đơn vò trọng lượng Như vậy, để chế tạo 1 tấn (1T) phân hỗn hợp sẽ chứa 1 lượng sau đây các thành phần: C + N/n + P/p + K/k = 1T 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 23 Ví dụ 2: Chế... Phân hỗn hợp Có 2 phương pháp sản xuất: - Trộn đơn giản - Trộn tạo hat 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 19 3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN HỖN HP 3.1 Phương pháp sử dụng biểu đồ tam giác 3 .2 Phương pháp toán học Dạng toán 1: Chế tạo phân bón hỗn hợp có tỷ số N:P2O5:K2O = A:B:C từ các loại phân đơn biết trước Gọi a, b, c lần lượt là hàm lượng (%) của các chất dinh dưỡng có trong phân bón hỗn hợp Gọi x,... phức hợp: Khi phân hủy floapatit đúng theo nomar axit nitric (pt 7) thì thu được dd có thành phần: 3mol H3PO4 và 5mol Ca(NO3 )2 (tương ứng tỷ lệ P2O5 : N = 1,5 : 1) Để sản xuất phân phức hợp N: P: K = 1:1:1 phải bổ sung NH3 (để trung hòa H3PO4 ) và muối kali 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 16 Trung hòa ion H+ đầu tiên (pH = 2- 2 ,7): 3H3PO4 + 5Ca(NO3 )2 + 3NH3 = 1,5Ca(H2PO4 )2 + 3NH4NO3 + 3,5Ca(NO3 )2 Tỷ . H 3 PO 4 - 2Ca(OH) 2 + Ca(H 2 PO 4 ) 2 → Ca 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O + 3H 2 O -Ca(OH) 2 + 2CaHPO 4 → Ca 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O + H 2 O U Dựa vào phương trình phản ứng để xác đònh hệ số tiêu hao hóa chất trung. axít photphoric Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4H 3 PO 4 + H 2 O= 3Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O (1) Ca 5 F(PO 4 ) 3 + 7H 3 PO 4 + 5H 2 O = 5Ca(H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O + HF (2) 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 10 Lượng. (6) P 2 O 5 N 61,8 53,8 48,3 5,1/1 2, 5/1 1,7/1 12, 2 21 ,2 26,6 NH 4 H 2 PO 4 (NH 4 ) 2 HPO 4 (NH 4 ) 3 PO 4 Tỷ lệ P 2 O 5 : NThành phầnTên 12/ 7 /20 10 604005 - Chuong 4 Bai 2 15 1 .2 Phân phức hợp trên cơ sở phân