bài giảng hóa công nghệ và môi trường

Trường đại học hồng đức Khoa khoa học tự nhiên Th.S Ngô Xuân Lương Thanh Hóa, năm 2008 Phần giới thiệu: 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 khảo 1, Trần Thị Bích. Phùng Tiến Đạt. Hoá học công nghệ và môi ttrường. NXB giáo dục 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 giáo dục. Hóa công nghệ và môI trường Phần I: Các nguyên tắc cơ bản Trong sản xuất hóa học Chương I <3 TIẾT> Có 5 nguyên tắc cơ bản: + Tăng tốc của các quá trình hoá học. + Thực hiện các quá trình liên tục tuần hoà kiến. + Liên hiệp giữa các xí nghiệp. + Cơ khí hoá tự động hoá các QTSX. + Tận dụng phế thaỉ chống ô nhiễm môi trường. I/ TĂNG TỐC ĐỘ CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC. - Sản xuất hoá học là làm biến đổi thành phần hoá học của nguyên liệu để tạo ra các sản phẩm thông qua phản ứng hoá học. Vậy tốt độ của QTSX thuộc vàop tốt độ phản ứng hiện hành. - Làm tăng tốc độ của các phản ứng sẽ ảnh hưởng lớn tới giá thành sản phẩm. - Để làm tăng tốc độ phản ứng hiện hành, tốc độ phụ thuộc yếu tố nào? Giả sử một thiết bị sảy ra phản ứng sau: mA + nB = qD Tốc độ là biến thiên của một chất trong 1 đvtg + Nếu hệ ứng xảy ra trong hệ đồng thể: V = k.CAm.CBn (CA nồng độ cấu tử A: CB nồng độ cấu tử B, k vào to)∈hằng số tốc độ chỉ C = CAm . CBn gọi là động lực quá∆Đặt trình t.∆V = k. + Nếu phản ứng xẩy ra trong hệ đồng thể và thuận nghịch CN là động lực phản ứng thuận và nghịch)∆CT và ∆( + Nếu phản ứng vào∈xảy ra trọng hệ dịch thể (Rắn - Lỏng - Lỏng - Khí , Khí - rắng) thì V còn diện tích tiếp xúc giữa các chất. C.F (F diện tích tíêp xúc).∆V = K Mặt khác từ các phương trình ttrên để tăng V cần tăng K mà. E. Năng lượng hoạt hoá. T. Nhiệt độ R. Hằng số khí. Vậy tăng tốc độ PƯhh cần. + Tăng động lực. + Tăng diện tích tiếp xúc. + Dùng xúc tác. + Nhiệt độ tăng. 1- Tăng động lực quá trình: Động lực quá trình là hàm số của nồng độ AC = CAm.CBm Vậy muốn tăng động lực QT cần: + Tăng nồng độ: Làm giàu nguyên liệu (loại bỏ tạp chất) làm giàu quặng apatit trước khi cho phản ứng với H2SO4 để điều chế supephốt phat, làm giàu quặng boxit trước khi đp đ/c Al + Tăng áp xuất chất khí: (N2 + 3H2 = 2NH3 tăng D của hổn hợp N2 + 3H2 bằng cách nén ở 300 atm) + Lấy sản phẩm ra khỏi khu vực phản ứng. + Cho các chất tiếp xúc nhau theo. Chiều thích hợp. trong sản xuất H2SO4 Để tăng tốc độ đốt cháy FeS2 này ta cho FeS2 và kk đi ngược chiều nhau trong lô đốt. Để hấp thụ SO3 với Hcao người ta cho SO3 và H2O đi ngược chiều, cho SO3 đi vào đáy tháp hấp thụ, còn H2O (H2SO4L) dưới từ đỉnh tháp xuống. 2- Dùng xúc tác và nhiệt độ thích hợp: k tỷ lệ nghịch với E và tỷ lệ◊Theo pt Aseniut K = Ko.e-E/RT tăng K giảm E và tăng T.◊thuận với T + Trong SX hở các PƯ thường xảy ra ở Fe2O3 + SO2◊t0 cao hơn nhiệt độ thường N2 + H2 = 2NH3 (450 - 5000C) FeS2 + O2 nhưng nhiệt độ cao quá thì tiêu hao nhiệt liệu và nhiều chất bị phân huỷ ăn mòn thiết bị nhanh có hại cho sản xuất. Vì vậy tăng to cần phù hợp vớia tình hình thực tế. + Đối với các phản ứng thuận nghịch việc tăng t0 làm cho VT, VN đều tăng hoặc cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (PƯ toả nhiệt) không có lợi cho sản xuất vì vậy chọn 1 t0 thích hợp cho QT chung. VD: SO2 + O2 = SO3 + Q N2 + 3H2 = 2NH3 + Q + Chất xúc tác là chất làm tăng V song không bị biến đổi trong QTSX. Nhiều phản ứng ở đkt hoặc thiếu XT thì xảy ra chậm hoặc không xảy ra (N2 + O2 ; SO2 + O2 nhưng khi có chất xúc tác ra t0 thích hợp thì xả ra nhanh gấp ngàn có lợi cho sản xuất.◊triệu lần tăng V vậy việc làm xúc tác◊Xúc tác làm E thích hợp là nhiệm vụ quan trọng của kỹ thuật hoá. VD: SO2 + O2 3- Tăng diện tích tiếp xúc (F) giữa các chất trong pư - Các phản ứng xảy ra trong hệ dị thể: rắn - lỏng; rắn - khí; lỏng - lỏng - khí việc tăng F -> tăng QT khuyếch tán, tăng khả năng hấp phụ các chất -> V tăng. - Tăng F cần: + Chất rắn đập nhỏ tới 1 kích thước nhất định phù hợp với thiết bị sản xuất và đk phản ứng. + Phan chất lỏng hoặc tới chất lỏng lên bề mặt đệm rồi cho chất khí đi qua ( phun H2SO4 sau đó cho khí SO3 đi qua ) + Khuấy trộn. II/ THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH LIÊN TỤC TUẦN HOÀN KÍN TRONG SẢN XUẤT HOÁ HỌC CÓ: + Quá trình liên tục, gián đoạn, tuần hoàn: + Quá trình gián đoạn mang tính chất chu kỳ: nạp nguyên liệu vào thiết bị, cho pư xảy ra cho tới khi kết thúc, lấy spra -> theo (t) -↓đkpư luôn thay đổi, C> do đó năng xuất thấp thiết bị nhanh↓V hỏng không có lợi cho sản xuất (chỉ phù hợp với sản xuất nhỏ) + Quá trình liên tục là QTSX không mang tính chu kỳ nguyên liệu được đưa vào thiết bị một cách liên tục còn sp lấy ra một cách liên tục, các đkpư trong thiết bị luôn luôn ẩn định. VD: Sx H2SO4, bia, đường. Ưu điểm: - Không có sự ngừng hoạt động của thiết bị. Năng mất lao động cao, giảm giá thành sp. - Giữ ổn định đk làm việc của thiết bị -> tạo đk điều khiển tự động và cơ khí hoá sản xuất -> tiết kiệm lao động. - Giảm diện tích thiết bị, nhà máy -> chi phí↓ xây dựng trên một đvsp -> hạ giá thành sản phẩm. - Đối với các QTSX có H thấp người ta đưa các chất ban đầu vào pư hết quay trở lại đkpư để tận dụng triệt để nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm, chống ô nhiểm môi trường. VD: QTSX NH3. rượu etylic từ C2H4 III/ LIÊN HIỆP GIỮA CÁC XÍ NGHIỆP VÀ NHÀ MÁY: Trong sản xuất hiện hành các nhà máy hoặc các xí nghiệp của cùng một nàh máy có liên quan hữu cơ với nhau. sản phẩm của nhà máy này là nguyên liệu cho nhà máy (xí nghiệp khác) Ví dụ: xí nghiệp SX NH3 là nguyên liệu sản xuất HNO3, sự phát triển sự sản xuất đòi hỏi có sự liên hiệp các nhà máy hoặc xí nghiệp sẽ làm giảm bớt chi phí vận chuyển, bảo đảm an toàn sản xuất góp phần chống ô nhiểm môi trường. + Hạ giá thành sản phẩm: Do vậy nhà máy hoá chất thường xây dựng canh nhau tạo ra khu công nghiệp rộng lớn gồm nhiều ngành sản xuất. ở nước ta tuy CN chưa phát triển nhưng cũng có những liên hiệp hoá chất. Liên hiệp hoá chất Việt trì, liên hiệp hoá chất phân đạm Bắc Giang. liên hiệp các nàh máy ở Biên Hoà, đường Lam Sơn. VD: Liên hiệp giữa các xí nghiệp: IV/ CƠ KHÍ HOÁ, TỰ ĐỘNG HOÁ SẢN XUẤT: - Muốn tăng năng xuất lao động, tăng hiệu quả sử dụng các nguồn nguyên liệu người ta không chỉ thực hiện quá trình liên tục, toàn hoàn kín mà còn phải có khí hoá, tự động hoá QTSX. - Một đặt trưng nôit bật trong CNHH là các phản ứng thường xảy ra ở to và p cao các đk ấy đòi hỏi ổn định và nghiêm ngặt, con ngươig khó có thể điều khiển trực tiếp một các thủ công được. Mặt khá nguyên liệu (NH3, Cl2 ) hoặc sản phẩm H2SO4, HND3 đều có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới sức khoẻ con người, gây tái nạn lao động. Vì vậy cơ khí hoá, tự động hoá là 1 yêu cầu khách quan không chỉ vì mục đích kinh tế mà còn vì an toàn lao động đối với người sản xuất. - Người ta có thể cơ khí hoá hoặc tự động hoá từng khâu hoặc toàn bộ QTSX, ngày nay với tiến bộ của KHKT "người máy" tin học đã tạo điều kiện cho việc tự động hoá điều khiển từ xa các QTSX. Người ta chế tạo được các hệ thống kiểm tra nguyên liệu oà chất lượng sản phẩm đira của xưởng hoặc điều khiển điều kiện phủ theo chương rình lập sẵn nhờ hệ thống máy VT lập sẵn - Cơ khí hoá, tự động hoá -> tiết kiện lao động, tăng năng suất lao động, tạo điều kiện tăng chất lượng sản phẩm hạ giá thành sản phẩm. VD: Tự động hoá, cơ khí hoá QTSX, xô đa đã làm tiêu thụ điện xuống 50%, tự động hoá thiết bị trong sản xuất NH3 giảm tiêu tốn nguyên liệu 15 tăng năng suất lao động 5%. V.TẬN DỤNG PHẾ THẢI CHỐNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG. - Trong 1 QTSX h2 nào ngoãi SP chính còn có SP phụ và các chất phế thải. Các SP phụ hoặc phế thải có ngay ở SP chính hoặc phải thảiphụ hoặc nguyên liệu có lẫn tạp chất VD: Trong SX H2S04 phế thải là Fr208, QT làm sạch S02 tạo ra bụi, xỉ. - Trong SX HN03 tạo ra phế thải là N0, N02 - Sản phẩm vôi: SP phụ là C02 và xỉ. - Phế thải làm ô nhiễm môi trường, phải hoại điều kiện sống của con người, động thực vật, sự ô nhiễm này đã tới mức báo động không chỉ ổ 1 nước mà toàn thế giới. Ví dụ: Lượng CO2 có trong khí quyển vượt quá mức cho phép gây "hiệu ứng nhà kính" làm T0 trái đất lên -> mực nước biển phát triển (CO2, CH4, H2O) không cho bức xạ nhiệt của trái đất đi qua -> nó bao quanh trái đất như nhà kính. - CO do đốt cháy khong hoàn toàn than -> phá hoại hệ moglobin trong máu -> mất khả năng vận chuyển oxi -> ngạt thở. - SO2 gây đau nhức mắt, cảm giác nóng cổ họng do quá trình quang hoá học xt S02 -> S03 kết hợp với H20 - H2S04 cùng với mưa rơi xuống mặt đất "mưa axít" gây tổn hại cho cây trồng, ăn mòn công trình xây dựng, dụng cụ sinh hoạt để hạn chế tác hại của phế thải ta cần tận dụng, sử dụng các phế thải và tiến hành các biện pháp bảo vệ môi trường. + Xử lý các chất độc hại tới sức khoẻ con người Pb, C0, S02 N0. + Chế các phế thải thành sản phẩm có ích, có lợi về kinh tế hạ giá thành sản phẩm là 1 trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chống ô nhiễm môi trường 1 dây chuyền sản xuất có hg trong thực tiễn. Công nghệ kém hoàn thiện, kỹ thuật lạc hậu thì phế thải bỏ đi cùng nhiều. Các ngành thủ công nghiệp gồm, sứ, gạch đã gây ô nhiễm môi trường ở nhiều vùng. VD: Trong luyện kim màu thải khí có hàm lượng S02 thấp, trước đây không sử dụng, thải vào kk -> ô nhiễm môi trường gây mưa a xít" ngày nay sử dụng SX H2S04. - Xỉ lô gang, thép sau khi ghiền nhỏ dùng làm phân bón tốt vì chứa lâu vào nguyên tố vi lượng. - Xỉ lô cao, lô nung vôi dùng làm bê tông xỉ, đục gạch trong XD. - Trong SX dùng chất tác quý sau một (t) làm việc mất hoạt tích người ta tìm các tác sinh lại để phục hồi hoạt tính để sử dụng tiếp + Chống ô nhiễm môi trường khong chỉ bằng cách xử lý chất độc hại, sử dụng phế thải biến nó thành SP có ích mà còn chuyển hoá chất thải của nhà máy thành chất không hoặc ít làm hại môi trường trước khi thải. VD: Khí thải SX NH03 có khí N0 có ảnh hưởng xấu tới bầu khí quyền nên phải nghên cứu chất xúc tác để khử triệt để nó trước khi thải vào MT. - Khí thải lô cao sản xuất phân lân thuỷ tích có HF, SiF4 rất độc với cây trồng -> xử lý nó - đ kềm. Vậy chống ô nhễm môi trường là nghĩa vụ của mỗi con người và toàn thế giới để bảo vệ môi trường sống của chính mình và toàn TG. Công nghiệp hoá học ngày nay cung cấp cho con người nhiều chất mới song cũng đưa vào môi trường 1 lượng chất độc lớn đầu độc sự sống của con người -> chống ô nhiễm môi trường là một nguyên tắc của công nghệ HH. Chương ii. Sản xuất axit SUNFURIC (4T) I. VAI TRÒ CỦA AXIT H2S04. + H2S04 đã biết từ lâu, vào TK X nhà giả kim thuật Gobe điều chế H2S04 trong PTN từ Fs2(S04) giữa thế kỷ XVIII người ta đ/c = PP nitroza hoá đốt lưu huỳnh vớ mối nitơ rát -> h2 khí S02, N03, 02 S + NaN03 -> N02S + N02 + 02 + S02 hấp thụ khí = H20 -> H2S04 S02 + 02 + h20 N02 H2S04 Nồng độ H2S04 thu được 67% -> 75% phù hợp SX phân bón (còn nhiều tạp chất) Ngày nay dùng PP tiếp xúc. S02 + 02 S03 + H2S04 nồng độ đ H2S04 thu được V205 là 98% cao hơn và sạch hơn PP nitroza hoá và thu được cả oleum xS03yH20. + Là hoá chất quan trọng nhất của CNHH, ứng dụng rộng rãi nhất trong nền KTQD vì thế SX H2S04 ngày càng gia tăng H2S04 - SX phân bón: sufe phốt phat đơn. G(H2P04)2CaS04 amoni phốt phát (NH4)S04 - Chế các nhiên liệu lỏng để làm sạch xăng dầu, faraffis, Hidrocac bon. - Dùng trong tổng hợp hữu cơ: xúc tác - (CnH2n + H20 este hoá) phẩm nhuộn - Dùng trong ngành luyện kim mạ điện Nhà máy supehốt phát Lâm Thao H2S04 SX theo PPTX: XT V205 II. Nguyên liệu sản xuất H2S04 1. Nguyên liệu phong phú: - Lưu huỳnh - Hợp chất của S: Sun phua, kim loại, sunphát, quặng Firitsắt. - Các phế thải chứa S và hợp chất của nó (VD: luyện kim màu phế thải chứa S02). 1. Lưu huỳnh Trong tự nhiên có nhiều mỏ lưu huỳnh nó là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất H2S04 vì dây chuyền SX đơn giản hơn đi từ nguyên liệu khác (T0 đốt cháy thấp, tinh chế S02 đơn giản). Các nước có nhiều S: Mỹ, LX, Ba Lan, Canađa (Việt Nam chứa ít S) trước 1835 S là nguyên liệu để sản xuất H2S04. 2. Quặng Firit Thành phần chính FeS2: Firít sắt nguyên chất chứa 53,44%S, 46,56% Fe có màu vàng xám. Thành phần phụ: - Các kim loại màu Co, Ni, Cu - Các hợp chất của Cu, Ni, AS, Si, Selen. - Các oxit Al, Au, Ag, CaC03, Supat-> hàm lượng S trong Firit sắt = 50% ở nước ta quặng Firis sắt chứa nhiều tạp chất -> % S= 15% nên không sử dụng trực tiếp mà phải nhập khẩu (CT sufe phốt phát Lâm Thao) Muốn sử dụng quặng nghèo để SX thì phải làm giàu quặng (loại bớt tạp chất ) 3. Thạch cao: CaC04.2H20 - Thành phần chính: CaS04.2H20 hoặc CaS04 khan nung thạch cao: CsS04 -> Ca0 + S02 + 02-> SP là Ca0, S02 -> dùng thạch cao vừa SX xi măng vừa SX H2S04, PP này ít sử dụng chỉ phù hợp với H20 chứa ít S, Firit sắt. 4. Các phế thải công nghiệp chứa hợp chất của S. +S04: phế thải lô cao luyện gang, thép, kim loại màu. + H2S phế thải khí lô cốc, khói lô đốt than chứa nhiều S + dd thải của kỷ nghệ gia công KL chứa H2S04 (pp thu hồi) III. CHẾ TẠO HỖN HỢP KHÍ S02. 1. Nguyên tắc: + ở nước có nhiều S: Phun S ở trạng thái lỏng vào lò đốt, S1 + 02 -> H∆ < 0 12000C phản ứng nhanh, hoàn toàn≈phản ứng toả nhiệt, T0 + Đi từ Firit sắt (quặng thường dùng) Đốt FeS2 trong lò đốt (trong KK) 6000C: 2FeS2 -> H∆2Fe + S2 (hơi) > 0 (thu) t0 > 6000C S2 + 2002 -> H∆2S02 < 0 (toả) Sau khi lưu huỳnh tách ra thì nguyên liệu trở nên xốp, thì FeS2 + 02 8500 FS203 + S02= (3) Kết quả h2 khí gồm: 7 - 9% S02; 10-11% 02 còn lại là N2 và một số tạp chất cần loại bỏ khí tích chế H20, S03, S203, Sr02 HF và bụi (trong không khí C0S03 do một số sunphat phân huỷ hoặc 1 phần S02 Fe203 S03. - Tp xi: chuyển Fe203, Fe203 dùng cho kỷ nghệ luyện gang hay SX xi măng. + Ngoài ra, đốt H2S trong không khí H2S + 02 -> H∆H20 + S02 < 0 2. Các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình đốt quặng nhiệt độ. - Vì FeS2 là nguyên liệu vắn -> T0 càng cao QT cháy càng nhanh, vì QT toả nhiệt -> chỉ cung cấp nhiệt cho phản ứng lúc đầu sau đó tự xảy ra phản ứng càng mạnh liệt nhiệt toả ra càng nhiều (> 8500) ở T0 quá cao nguyên liệu nóng chảy kết khối -> V thấm -> tắc lò, ngừng SX vậy không thể tăng T0 1 cách tuỳ ý mà thực tế SX t0 = 600 - 8500C. - Khi nhiệt độ tăng tốc độ QT phân huỷ FeS2 tăng mạnh hơn QT đốt Fé2 -> QT đốt Fe xảy ra chậm nhất -> nó QĐ tốc độ toàn bộ QT đốt FeS2. - T0 của lò đốt còn phụ thuộc vào cấu tạo lò đốt. Diện tích tiếp xáuc của nguyên liệu và 02 (KK) Diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và 02 (KK) - QT đốt là QT xảy ra trong hệ dị thể vắn - khí - tốc đọ quá trình phụ thuộc vào diện tích tiếp xáuc F. F càng lớn - V càng lớn (vì phản ứng xảy ra trên bề mặt quặng) vì vậy - Nghiền quặng tới 1 kích thước phù hợp cho từng loại lò đốt < 8mm. (lò bơi chèo 6- 8mm, tân sôi 2-5mm ) nhưng kích thước không quá nhỏ vì dễ kết khôi ở độ ca0, khí đi ra khỏi lò chứa nhiều bụi khó tinh chế. - Tăng cường khuấy trộn để làm vở lốp oxit bao quanh bề mặt quặng Tốc độ thổi oxi vào lò. - Tốc độ QT phụ thuộc vào C02 -> tốc độ thổi 02 càng lớn -> C02 càng lớn - QT đốt cháy càng nhanh -> toả nhiều nhiệt -T0 trong lò vượt quá nhiệt độ cho phép không có lợi - Tốc độ thổi càng lớn - sẽ mang theo nhiều N2 và 02 dư -> giảm hàm lượng S02 (< 700C%), đồng thời giảm T0 của lò do tiêu tốn vào việc đốt nóng không khí. - Thực tế SX khống chế 02 vào lò để cho hh khí có 71, S02 11% 02 (lượng 02 dư đủ để dùng oxi hoá S02, C03) ngoài ra tốc độ cháy, Firít sắt còn phụ thuộc vào tích thể của nó và các tạp chất trong quặng. 3. Lò đốt. - Trong SX H2S04 người ta dùng các lò đốt khác nhau để đốt FeS2 ở kích thước khác nhau và tp thích hợp, a. Lò "bơi chèo" hay lò nhiều tầng + Cấu tạo: hình trụ cao 8m, đường kính 6m, vỏ bằng thép, phía trong xay bằng gạch chịu lửa, có 7 tầng để đốt quặng, tầng trên cùng để sấy quặng và có cửa dẫn hh khí đi ra, tầng cuối cùng có các cửa cho kk đi vào lò. Các tầng đánh số theo thứ tự từ trên xuống, các tầng giữa có các cửa để sửa chữa và bổ sung kk. Giữa lò có 1 trục quay bằng gang đường kính 0,9m và kéo cho nó chuyển động từng T1 - T7. KHi trục quay nó là 1 máy khuấy, phía dưới tầng T7 có lỗ tháo xỉ ra. + Hoạt động: Quặng từ bể quặng đổ vào tầng sấy các năng vào đảo quặng và cào nó vào gần trục lò rồi rơi xuống các tầng đốt. Tầng đốt 1: 6500C 2Fé2 -> 2Fé + S2 1 phần S2 + 202 -> 2S02 Tầng đốt 2: 650 - 7500C, S2 + 02 -> S02 (đại bộ phận) 1 phần: FeS + 02 -> Fe203 + S02 Tầng 3, 4: phản ứng chảy mạnh nhất FeS + 02 -> Fe203 + S02 (800 - 8500) T5 - T7: QT cháy dần HH khí lấy ra ở đỉnh lò, kk đi lên tử cửa tầng T7 ngược với chiều c/đ của FeS2 Nhờ quạt hút mà Plô < Pkk -> S02 không hay ra ngoài làm ô nhiễm môi trường. NL: Quặng Firit sắt chứa 50% S. 6 - 8mm b. Lò tần sôi Trong lò tần sôi quặng luôn luôn c/đ giống hiện tượng sôi của chát lỏng. Để tạo ht "sôi" phía dưới lò đốt quặng có 1 lưới thép, kk thổi từ phía dưới lò qua lưới thép - quặng trên lưới thép luôn c/đ giống như sôi - ở trạng thái lư lửng quặng tiếp xúc tốt với kk, bị đốt cháy nhanh -> S02. Xí có kích thước nhỏ bị thổi lên phía trên, và tháo ra ngoài (d bé) hh khí lấy ra phía trên lò. H cao hơn lò "bơi chèo" t0 phản ứng cao hơn -> cao hơn kích thước quặng 2-5mm c. Lò phun: Đốt quặng ở dạng bụi (kt bé) có % S bé không thể đốt trong các lò khác. Cao 10m, đường kính 4m cấu tạo rỗng. Quặng được kk phun vào lò từ dưới đáy lò ở trạng thái đó quặng bị đốt cháy (phản ứng xăng ra toàn bộ lò) từ đích lò bổ sung không khí vào lò xí rơi xuống đáy lò. hh khí S02 = 12% Công suất lớn -> hh khí nhiều bụi, khs tích chế do bé. IV. TÍNH CHẾ HH KHÍ S02. HH khí ra khỏi lò đốt chứa 7% S02 và nhiều tạp 11% 02 N2 Chất: bụi, hơi H20, oxit asen, selen và các hợp chất của F (GF). Các tạp chất làm mất tác dụng xúc, tác (HĐ) oxi hoá S02 -> S03, làm cho a x H2S04 bị nhiễm bẩn - phải loại bỏ - PP tinh chế. + Tách bụi: Cho h khi đi qua hệ thống lắng lcọ bụi nhờ lực li tâm, khi đó các hạt bụi lớn va đập vào các xiclon và rơi xuống đáy - Sau đó đi qua thiết bị máy lọc điện tạo ra điện trường mạnh còn hoá chất khí, các ion c/đ về cực traid dấu gặp các hạt bụi nhỏ, tích điện và cùng d/đ về điện cực bị giữ lại + Tách asen oxit - se len oxit. Cho hh khi đi qua tháp rữa các oxit của asen, selen bị giữ lại do t0 V các hơi của oxit đóng vắn, rơi xuống. + Tách "mù" axit H2S04. Do trong dòng khí có S03, hơi H20 - chúng kết hợp với nhau tạo các hạt H2S04 ở dạng sương mù - > ăn mòn thiết bị và hỏn xt. Tách mù nhờ hệ thống lọc điện vớt. + Tách hơi H20 (làm khô) H20 làm xúc tác bị ẩm, vở vụn -> tách H20 bằng cách cho đi qua chất háo H20 ( dd H2S04 98%). Tưới H2S04 đ từ trên đỉnh tháp xuống, H2 khi đi từ dưới lên. V. Oxi hoá S02 thành S03 bằng xúc tác V205 1. Cơ sở lý thuyết - Phản ứng oxh S02 bằng 02 là 1 phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt S02 + 1/2 02 S03 + Q ở nhiệt độ thường hoặc cao nếu không có xúc tác phản ứng không xảy ra - Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng P va giảm T0 độ ở T0 thấp cân bằng chuyển dịch về phía tạo S03 nhưng nhiệt độ thấp quá chất xúc tác chưa phát huy tác dụng, ở 4000C phản ứng bắt đầu xảy ra rõ rệt, còn ở t0 cao quá CBCD theo chiều nghịch và chất xúc tác bị phá vỡ cấu trúc -> mất hoạt tích. - Trong thực tế SX dùng xúc tác V205 t0 thích hợp là 4500C - Có 2 nhóm xúc tác: + PT được mang trên chất mang là amiăng, + Nhóm 2: bao gồm các oxits KL: V205 Thực tế dùng xt phổ biến nhất là V205 cùng với 1 số chất phụ gia khác H20, Si02, K20, Ca0 phụ gia tăng đọ bền cơ học, tăng hoặc tính ít ngộ độc bởi tạp chất. - Khi tăng C02 khi V tăng và CBCD theo chiều tạo S03 -> H tăng. Vậy oxi hoá S02 -> S03 với xúc tắc V205 ở T0 4500C hàm lượng 02 kk là: 11% còn S02 7% thì H = 98% (p = 1atm) Mặt khác H còn phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc của chất phản ngs với xúc tác tăng V chuyển hoả. 2. Thiết bị oxi hoá: Tháp tiếp xúc + Cấu tạo; Hình trụ, cao 8 - 10m đường kính 3-4m vỏ bọc thép phía trong xây = gạch chịu lửa chống ăn mòn. Chất xúc tác chia thành 4 - 5 lớp đặt nằm ngang trong thiết bị giãư các lớp xúc tác là các óng hình trụ đặt song song để thực hiện trao đổi nhiệt S02 - S03. + Hoạt động: Khí S02 đốt nóng sơ bộ đi vào đáy tháp tiếp xúc qua thiết bị trao đổi nhiệt độ song song xen giữa các lớp xúc tác (đi ngoài ống )để nâng T0 tới 4500C (do S03 truyền cho) sau đó đi qua lớp xúc tác thứ nhất tại đây S02 + 02 -> S03 + Q -> dòng khí có T0 > 4500C đi vào trong ống được làm lạnh nhờ S02 đi ngoài ống, khi đó nhờ QT trao đổi nhiệt dòng khi qua lớp tiếp xúc thứ 2 QT diễn ra ở lớp XT thứ nhất. Sau đó qua lớp 3,4 -> H = 98%. Đây là 1 kiểu tháp thường áp dụng (CT sufepot phát Lâm Thao)> VI. Hấp thụ S03: S)3 + H2)( -> H2S04 + Q Trong thực tế không dùng H20 để hấp thụ S03 vì khi đó tạo mù axit H2S04 là các hạt H204 nhỏ không ngưng tụ thành giọt lớn để tạo dd H2S04 lỏng theo khi bay ra ngoài -> thất thoát SP, ăn mòn thiết bị ONMT. Vì vậy người ta dùng H2S04 đặc (có P hơi thấp) để hấp thụ S03 tạo oleum XS03yH20 (yH2S04) (S03 tan trong H2S04 dd) khi pha oleum = H20 -> dd H2S04 có C tuỳ ý. (hoặc dùng oleum). - QT hấp thụ xảy ra trong hệ di thể (kk) GĐ1: Vận chyuển khí S03 tới bề mặt chất lỏng gđ2: Hấp thụ xảy ra trên bề mặt và trong lòng chất lỏng, đồng thời ở pha khí S03 + H204 -> H2S04 hơi H2S04 bảo hoà ngưng tụ thành hạt nhỏ như sương mù C bị axit hấp thụ -> hấp thụ S03 không dùng H20, H2S04 L mà người ta dùng kk đẳng phí. H2S04 98,3% H20 1,7% để hấp thụ S03 vì khi đó pha khí gần S03, hơi H20 trong kk này mịn ở pha khí phản ứng xảy ra nhanh, còn hấp thụ S03 = chất lỏng xảy ra chậm hơn, tốc độ ấy phụ thuộc tốc độ khuyếch tắn S03 tới bề mặt chất lỏng, phụ thuộc vào C%, H2S04. Khi C % H2S04max -> Vmax (98,3%) áp suất hơi eleum và hàm lượng S03 trong pha phí tăng khi T0 tăng -> khi T0 tăng thì P hơi H2S04 tăng -> tốc độ QT giảm. (phản ứng toả nhiệt) - T0 thích hợp 600C. ĐK thích hợp: mục đích QT hấp thụ là: S03 hấp thụ hoàn toàn, giảm hàm lượng S03 theo khí thải và SX oleum đạt tiêu chuẩn 18,5 - 20% lạnh khí S03 tới 300C dd H2S04 98,3% làm lạnh sau đó cho đi ngược chiều trong tháp hấp thụ. + Tháp hấp thụ trụ, cao 10m phía trong lát gạch chịu axits, phần không gian tháp xếp đầy các đệm rồng hình trụ bằng sứ hoặc chất dẻo để tăng F cỷa S03 với chất lỏng. Phun H2S04 98,3% từ đỉnh tháp xuống chảy qua tấm đệm, S03 làm lạnh và đi ngược từ đấy lên. Đầu trụ S03 làm nguội sau đó đi qua T1 tưới oleum, S02 dư đi qua T2 tưới H2S04 đ H = 99%. Chương iii. TổNG HợP NH3 Và SảN XUấT AXíT HN03 (4 TIếT) I. TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ÔTNGR HỢP CHÚNG TỪ KHÔNG KHÍ. Các hợp chất của nitơ có vai trò rất quan trọng trong đời sống đọng thực vật và con 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 súc Ngoài 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 thế người ta phải tìm các tổng hợp chúng từ nitơ không khí. + Phương pháp hồ quang: N2 + 02 Đây là phản ứng thuận ngịch, thu nhiệt Để 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 "lúa chim lấp ló đầu bờ, nghe ba tiếng sấm phát cờ mà lên". + Phương pháp Xianamit. H = 301,5 KJ/nol.∆Khi cho: CaC2 + N210000C CaCN2 x C 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. H∆N2 +3H2 4500C xt 2NH3 < 0 trong chương trình này tính bày chi tiết QT chuyển hoá N2 (kk) thành hợp chất của nitơ qua con đường amoniac. II. TỔNG HỢP AMONIAC. 1. Nguyên liệu: N2,H2 chúng không sẵn có trong tự nhiên vậy ta phải điều chế 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 phân đoạn kk lỏng khi đó N2 có T0S = 195,80C bay hơi trước, còn 02 có T0s = -1830C bay hơi sau. Do đó ta thu được nguyên chất và 02 dùng hàn cắt và trong bệnh viện (T0sar = - 185,70C) (Dựa vào T0 sôi khác nhau) b. H2 Điện phân H20: H20 = H2 + 1/2 02 (tốn điện năng -> chỉ S/d cho các nước có nguồn điện rẻ tiền) + Chuyển hoá khí Ch4 hoặc đốt của nó Cho CH4 phản ứng với H20, C0, C02 ở T0 cao từ 800 - 11000C không cóc xúc tác hoặc ở 800 - 9000C vỏ xt, ni mang trên Al203 hạơc Mg0. Ch4 + H20 Sau 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 lò cốc 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, H2 NL: 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, khử chúg bằng cách cho hh khi qua hệ thống lọc điện khô, ướt, hệ thống lắng lọc ly tâm. + Tách H2S: Làm ngộ độc xúc tác của giai đoạn tách C0 và tổng hợp NH3 nên phải loại bỏ triệt để h/c của S bằng các dùng các chất hấp thụ được H2S như sắt hđrôxit lẫn Ca0 và mặt của hoặc bagơ hữu cơ: Phương pháp khô (dùng sắt hiđro xít) + Chuyển hoá CO = CO2 Dùng H2O để chuyển hoá đồng thời tạo H∆thêm H2 cho phản ứng hoá học CO + H2O CO2 + H2 < 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 RNH2 = P = 1atan H2O + CO2 thì được CO2 ( RNNH3)2 CO3↓tuabis [...]... nhiên liệu và nguyên liệu cho công nghiệp ngày nay (đóng vai trò chính) Cung cấp xăng cho các loại động cơ, cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và tiêu dùng như các loại sợi tổng hợp, chất dẻo, cao su nhân tạo, chất tẩy rửa tổng hợp, thuốc trừ sâu… II CHẾ BIẾN DẦU MỎ 1 Chuẩn bị dầu thô trước khi đưa vào chế biến Tách khí và ổn một phần khí và xăng... lỏng do C5A3 và C4AF ở 14500C bị chảy lỏng tạo thành Khi có mặt pha lỏng C2S và CaO khuyến tách vào pha lỏng phản ứng tạp chike xi măng C3S là thành phần quan trọng qđ tính chất của xi nhiệt độ nung chike có ảnh hưởng lớn◊măng C3S chỉ tạo thành ở nhiệt độ cao tới chất lượng xi măng IV LÒ NUNG CHIKE (SGK) Chương vii Công nghệ gang thép A KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG THÉP 1 Vai trò gang thép trong công nghiệp... NH4NO3 98% đang kết tinh và tạo hạt Sau đó sấy tới độ ẩm 0,9 – 1%◊bay hơi đem đóng bao 2 Sản xuất (NH4)2SO4 - Chứa 21% Nitơ, ít hút ẩm và kết khối đất chua (vì vậy hấp thụ NH4+ để lại SO42- gây chua )◊nếu bón nhiều năm - Sản xuất từ NH3 và H2SO4 = pp trung hoà (NH4)2SO4 + Q◊NH3 + H2SO4 NH3 lấy từ pp tổng hợp N2 và H2, khí lô cốc Cũng gồm 4 giai đoạn Trung hoà, cô đặc, kết tinh và tạo hạt, sấy sản phẩm... gồm : NH4Cl, NH4HCO3 (NH4)2CO3, NaCl Pha khí, toả nhiệt và NH4Cl tạo thành hạt nhỏ (khói trắng) hấp thu = H2O (khó thực hiện) Dẫn khí NH3 vào dd HCl bão hoà NH3Cl không tan trong dd hh HCl kết tinh huyền phù lắng gạn và li tâm IV SẢN XUẤT PHÂN KALI - KCl, K2SO4… Đ/C: KCl quặng Sunvinit KCl, NaCl = phương pháp tách dựa vào độ tan quặng nghiền nhỏ đổ vào dd NaCl bão hoà đun sôi gạn lấy dd, làm đi làm KCl... + 3H2 Nhiệt toả ra dùng sấy HH phản tiết kiệm nhiệt lượng hạ thấp nhiệt độ xúc tác (không bị phân huỷ)◊ứng vào sau HH sau phản ứng gồm N2, H2, NH3 được dẫn vào thiết bị làm lạnh 2 (bằng H2O 310C) để hoá lỏng NH3 và được thu hồi ở thiết bị 3 HH khí ra khỏi 3 chứa N2, H2 và một ít NH3 được đưa vào thiết bị 4 để tăng P NH3 sinh ra làm lạnh ở thiết bị 6, 7 ở thiết bị 6 H2, N2 chưa phản ứng được quay về... khí sau đó làm lạnh và ngưng tụ ở – 80C > N2O4 cách 2 ít sử dụng◊Do đ/c N2O4 phức tạp, khó khăn Chương iv ĐIệN PHÂN DUNG DịCH NATRICLORUA I NHẬN XÉT CHUNG - Điện phân dung dịch NaCl để đ/c 2 hoá chất cơ bản NaOH, Cl2 Cl2 đ/c dd HCL hợp chất chứa clo, PVC tơ Clorua, dung môi clo rofooc CHCl3, C6H6Cl6, thuốc tẩy (nước clo, nước gia ven) NaOH sản xuất xà phòng, CN gi ᠠ Hóa Công 2 Trường đại học hồng đức... chịu một áp suất lớn tan vào dầu Để tránh mất mát một lượng khí và xăng nhẹ trong quá trình bảo quản và vận chuyển, cần tách bằng đun nóng nhẹ hoặc giảm P Tách nước lẫn trong dầu bằng cách đun nóng dầu thô Tách các muối khoáng, đất, cát … bằng cách lắng lọc nhiều lần và chiết tách… 2 Chế biến giữ nguyên cấu tạo Đó là quá trình chứng cất dưới P thường hoặc trong chân không dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau... liên tục và thời gian dừng lại là 2 – 4 phút sản◊Nếu thời gian dài HH đóng rắn xuất ngừng trệ, HH chất lỏng từ (3) chuyển xuống (4) nơi tạo thành sản phẩm Thùng hoá thành luôn quay với V chậm Ca(H2PO4)2 do Ca5(PO4)2 +◊Tại (4) H3PO4 (giai đoạn 2) với V chậm phản ứng dùng ở đây nhiều giờ Sản phẩm được cắt gọn qua bộ phận làm tơi và rơi vào kho ủ sản phẩm ủ 21 ngày để quặng + H3PO4 xảy ra hoàn toàn và trùng... quặng apatit và khoáng vật chứa MgO, CaO, SiO2 như đo lô mít (CaCO3, MgCO3)… theo một tỷ lệ xác định - Có tên phân lân thuỷ tinh vì bán sản phẩm là các hạt rắn có bề ngoài giống thuỷ tinh vỡ vụn và gọi là phân lân nung chảy vì được tạp thành = pp nung chảy phối liệu gồm apatit và một số đá bán sản phẩm.◊chứa MgO, CaO, SiO2 rồi làm lạnh đột ngột = H2O ở P cao Bán sản phẩm để khô đem sấy và nghiên nhỏ... co, dễ gia công cơ khí Gang trắng: chứa C, Si C= 3-4% Trong gang khó đúc, khó gia công chứa nhiều tinh thể Fe3C có màu trắng, cứng, giòn, bền dùng luyện thép◊cơ khí Gang hợp kim như: Gang chứa 5-14% Si chịu nhiệt tốt, đúc ống cho lò nung gió thổi vào lò cao Gang chứa 2-5% Ni chịu tác dụng đúc nồi nấu xút◊bazơ Gang chứa 30%Cr chịu nhiệt độ cao 110-1150 trong 500h Gang chứa 14% Ni, 6% Cu, 2%Cr và 1% Ni . Trường đại học hồng đức Khoa khoa học tự nhiên Th.S Ngô Xuân Lương Thanh Hóa, năm 2008 Phần giới thiệu: HOÁ CÔNG NGHỆ BAO GỒM: + Hoá công nghệ I: 45t (Hoá công nghệ và môi ttrường) + Hoá công. Tiến Đạt. Hoá kỹ thuật đại cương T1. Nhà xuất bản giáo dục. Hóa công nghệ và môI trường Phần I: Các nguyên tắc cơ bản Trong sản xuất hóa học Chương I <3 TIẾT> Có 5 nguyên tắc cơ bản: +. người và toàn thế giới để bảo vệ môi trường sống của chính mình và toàn TG. Công nghiệp hoá học ngày nay cung cấp cho con người nhiều chất mới song cũng đưa vào môi trường 1 lượng chất độc lớn đầu