bài tiểu luận công nghệ sản xuất khi cl2, h2

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ Cl2, H2 GVHD : T.S LÊ THỊ THANH THÚY SVTH : NGUYỄN THỊ THANH KIM Ệ NGUYỄN NGỌC TÁM LÊ THỊ BÍCH TRÂM KHÍ CLO TÍNH CHẤT VẬT LÝ TÍNH CHẤT HÓA HỌC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ CLO ỨNG DỤNG KHÍ HIĐRÔ TÍNH CHẤT TẦM QUAN TRỌNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ HIĐRÔ ỨNG DỤNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Humphry Davy Nhà hóa học Cornwall Carl Wilhelm Scheele (Nhà hóa học Thụy Điển) Humphry Davy (Nhà hóa học Cornwall) 3 Ở thượng tầng khí quyển, clo chứa phân tử CFC, có liên quan việc gây hại tầng ôzôn - Ở dạng khí: màu vàng lục nhạt, nặng không khí khoảng 2,5 lần, có mùi hắc khó ngửi chất độc cực mạnh - Clo khí có khả phản ứng gần với nguyên tố Ở 10 °C lít nước hòa tan 3,10 Khuyến lít clo 30 °C 1,77 lít mại Một số thông số vật lí khí clo Màu sắc Trạng thái vật chất Vàng lục nhạt Chất khí Nhiệt độ nóng chảy 171,6 K (-101,5 °C, -150,7 °F) Nhiệt độ sôi 239,11 K (-34,04 °C, -29,27 °F) Mật độ 3,2 g/L (at °C, 101.325 kPa) Mật độ thể lỏng nhiệt độ sôi: 1,5625g·cm−3 Điểm tới hạn 416,9 K, 7,991 MPa Nhiệt lượng nóng chảy (Cl2) 6,406 kJ·mol−1 Nhiệt lượng bay (Cl2) 20,41 kJ·mol−1 Nhiệt dung (Cl2) 33,949 J·mol−1·K−1  Áp suất P (Pa) 10 100 1k 10 k 100 k T (K) 128 139 153 170 197 239 - Thể t/c phi kim điển hình + Tác dụng với hầu hết kim loại  Muối clorua 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 + Tác dụng với Hidro tạo thành khí Hidroclorua Cl2 + H2 → HCl - Phương pháp Clo hóa: Clo thể số hóa tính phản ứng Clo hóa sau: Tác dụng với nước tạo dung dịch nước clo: Cl2 (k) + H2O (l) ↔ HCl (dd) + HClO (dd) Tác dụng với dung dịch Natri Hiđroxit tạo dung dịch nước Giaven: Cl2 (k) + 2NaOH (dd) → NaCl (dd) + NaClO (dd) + H 2O (l) Điện phân dung dịch muối clo nóng chảy Công nghệ sản xuất Oxi hóa cloruahidro 11 Tại anot: 2Cl- - 2e → Cl2 (1) 4OH- - 4e → O2 + 2H2O (2) Tại catot: 2H2O + 2e →H2 + 2OH- (3) Na+ + e →Na (4) - Quá trình phóng điện điện cực cuả ion nói phụ thuộc vào tiêu chuẩn chúng, vào dòng điện (mật độ dòng) vào hoạt độ hóa điện cực cuả ion 12 31 Ðiện phân nước Các phương pháp Phương pháp phân ly khí cốc cách làm lạnh thâm độ Chuyển hóa Hydro Cacbon 32 Các PT xảy điện cực sau: - Trên anot: 2H2O →O2+4H+ +4e (trong môi trường axit) 4OH- → O2 + 4e (trong môi trường kiềm) - Trên catot: 2H3O+ + 2e → H2 + 2H2O (trong môi trường axit) 2H2O + 2e → H2 +2OH- (trong môi trường kiềm) Trong công nghiệp, người ta tiến hành điện phân nước dung dịch kiềm với KOH dùng làm chất điện ly - Nồng độ KOH : 25 - 30% - Nếu dùng NaOH :16 - 20% - Vật liệu làm bể điện phân: thép 33 - Nước sử dụng điện phân có độ dẫn điện riêng không lớn 10-3 mS.m-1, lượng cặn sau bay đến khô không 10mg/lít, clorua không 6mg/lít sắt không 3mg/lít - Điện cực: thép cacbon + Anot: mạ niken + Catot: hoạt hóa cách mạ niken xốp có chứa lưu huỳnh kim loại thuộc nhóm platin - Màng ngăn : vải amiăng (được tăng độ bền sợi niken) - Quá trình điện phân tiến hành áp suất khí áp suất 1Mpa Nguyên liệu tiêu hao cho 1m3 khí hydro điều kiện thông thường là: Nước 820 đến 850g, NaOH 1,3 đến 1,8 g, KOH 2,0 đến 3,0g 34 35 Điện phân thông thường Điểm mạnh (S) Quá trình tiến hành với chất điện phân nước hay dung dịch kiềm Hai phần anot catot tách riêng màng ngăn ion (microporous) để tránh hòa lẫn hai khí sinh Điện phân nước suất(W) cao Điểmápyếu Điện phân nước áp suất cao sinh hyđroở áp suất đến mPa Quá trình giai đoạn nghiên cứu hoàn thiện dần CÁC DẠNG ĐIỆN PHÂN Đưa phần lượng cần thiết cho trình điện phân dạng nhiệt năng, nhiệt độ 8001000°Cvào trình, hạn chế bớt lượng điện tiêu thụ Điện phân nước nhiệt độ cao Các panel mặt trời, chất bán dẫn chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng… Sử dụng lượng mặt trời để tạo điện dùng điện phân nước trình 36 (không khí thải), tái sinh bền vững Thành phần khí cốc (%): - Hidro: 35 - 61% ; -Khí CO2 2-4%; - Metan 24 - 28% - N2 : - % ;- Olêfin(etylen,propylen) :1,5 - 3% ; Oxi :0,2- 2,5% Ngoài ,trong khí cốc có hợp chất hữu lưu huỳnh , benzen, naphtalen, nitơoxit, axetilen Các phân đoạn khí cốc tách cách ngưng tụ phân đoạn áp suất cao,trong trình làm lạnh phân đoạn ngưng tụ 37 37 38 Phương Pháp Chuyển hóa metan nước có xúc tác Chuyển hóa metan nước-oxi nước - oxi - không khí có xúc tác 38 - Các phản ứng chuyển hóa metan là: CH4 + H2O → CO + 3H2 (1) 2CH4 + O2 → 2CO + 4H2 (2) CO + H2O → CO2 + H2 (3) Quá trình thực qua giai đoạn: + chuyển hóa metan thành CO hydro + chuyển hóa tiếp CO thành H2 CO2 Trong công nghiệp, người ta thường dùng phương pháp chuyển hóa CH4: - Chuyển hóa nước có xúc tác - Chuyển hóa nước có oxi, nước oxi - không khí, có xúc tác - Chuyển hóa oxi không khí oxi nhiệt 40 độ cao 38 b) Chuyển hóa metan nước-oxi nước - oxi - không khí có xúc tác: 42 NGOÀI RA HYDRO CÒN ĐƯỢC SẢN XUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 41 XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA CÔ VÀ CÁC BẠN! [...]... Hỗn hống có thể tái tạo lại thủy ngân bằng cách cho phản ứng với nước tạo ra H2 và NaOH Chúng là những sản phẩm phụ có ích 2NaHgn + 2H2O → 2NaOH +2nHg + H2 - Phương pháp này tiêu hao nhiều năng lượng và có vấn đề về sự thất thoát thủy ngân 13 14 Nguyên liệu chính để sản xuất xút và Clo : NaCl Muối dùng làm nguyên liệu sản xuất xút - Clo phải theo các tiêu chuẩn: NaCl > 97,5% Chất tan < 0,5% Ca2+