Phương pháp sản xuất axit photphoric

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG HÓA HỌC Ths.Nguyễn Thanh Liêm THÀNH VIÊN Lâm Thị Mỹ Hồng NHĨM 10 Phạm Thị Hịa GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Cơng thức cấu tạo: - Các liên kết H3PO4 liên kết cộng hoá trị có cực - Trong phân tử H3PO4, P có số oxi-hoá + GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Tính chất vật lý: - Acid photphoric chất rắn tinh thể không màu - Khối lượng riêng 1,87 g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy 42,350C - Phân huỷ 2130C tan etanol, nước GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 - Trong cấu trúc tinh thể gồm có nhóm tứ diện PO4, liên kết với liên kết hidro Acid orthophotphoric tan nước giải thích tạo thành liên kết hidro phân tử H3PO4 phân tử H2O GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Tính chất hóa học: - Tính oxi hố – khử: - Tác dụng nhiệt: H3PO4 +3  H2P2O7 (axit orthophotphoric) Fe(OH)3 + H3PO4 = FePO4 + 3H2O +2 +6 +5  HPO3 (acid điphotphoric) (acid metaphotphori) GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 - Tính acid: Khi H3PO4 tan nhiều nước phân ly theo nấc: H3PO4 ↔ H+ + H2PO4- K1 = 7.10–3 H2PO4- ↔ H+ + HPO42- K2 = 8.10–6 HPO42- ↔ H+ + PO43- K3 = 4.10–13  Do H3PO4 đa acid mang đầy đủ tính chất acid GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Làm quỳ tím hố đỏ hồng • Phản ứng với oxit bazo: H3PO4 + Na2O  Na3PO4 + H2O • Phản ứng với bazo: NaOH + H3PO4 > NaH2PO4 + H2O 2NaOH + H3PO4 > Na2HPO4 + 2H2O 3NaOH + H3PO4 > Na3PO4 + 3H2O GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Phản ứng với kim loại: H3PO4 + Fe  Fe3(PO4)2 + H2 • Phản ứng với muối: H3PO4 + NaCl  NaH2PO4 + HCl • Lưu ý: phản ứng với oxit bazo hay bazo, tuỳ theo lượng chất mà sản phẩm muối trung hoà, muối acid hỗn hợp muối NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID PHOTPHORIC QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Quặng apatit • Axit sunfuric 98% QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 2.2 Quy trình sản xuất: • Giai đoạn1 : Chuẩn bị bùn quặng • Giai đoạn : Phân huỷ • Giai đoạn : Kết tinh • Giai đoạn : Lọc • Giai đoạn : Cơ đặc axít QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT Chuẩn bị bùn quặng Sấy, nghiền Hạt (150m) 1.Axit H2SO4 98% Lọc hỗn hợp photphat (Axit photphoric loãng) Phân hủy 85-900C Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn Axit photphoric ngậm ½ H2O Kết tinh Axit photphoric 52% Cơ đặc axit Axit photphoric lỗng Lọc Loại bỏ gíp Giai đoạn Nguội 55-600C Axit photphoric Gíp ngậm 2H2O Giai đoạn QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Phương trình phản ứng: Ca3(PO4) + CaF2 + 10H2SO4 → 6H3PO4 + 10CaSO4 + nH2O +2HF  Vậy, trình sản xuất axit photphoric phát sinh chất thải gồm khí thải HF, SiF4 chất thải rắn CaSO4.2H2O QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình: • Hàm lượng P2O5 thấp tiêu chuẩn • Tỷ lệ P2O5 cao tiêu tốn nhiều axit H2SO4 • Hàm lượng MgO cao khơng tốt • Hàm lượng oxit Fe2O3 + Al2O3 lớn 2-3% giảm suất hiệu suất thu hồi P2O5 • Silic có quặng tác dụng với HF QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Silic có quặng tác dụng với HF Hàm lượng clo 0,03% gây nên ăn mịn théo khơng rỉ • Hàm lượng cao chất hữu quặng gây nên tượng tăng bọt,tăng độ nhớt cản trở trình lọc • CO2 tạo bọt thiết bị phân hủy Ảnh hưởng flo đến đóng cặn, ăn mịn kết tủa QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Một vài loại quặng photphat chứa sunfua tạo thành hyđro sunfua (H2S), khí có chiều hướng làm tăng độ ăn mịn thiết bị • Stronti (Sr) nguyên tố đất dãy lantanoit có số loại quặng photphat gây trở ngại sản xuất axit photphoric QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Hàm lượng cao tạp chất độc hại quặng • Nếu quặng có độ cứng cao cơng suất nghiền phải lớn Quặng có độ phong hóa hoạt tính thấp cần phải nghiền mịn • Khả lọc bùn axit đặc tính quan trọng quặng photphat sản xuất axit photphoric • Hàm lượng H2SO4 75% thích hợp để đạt hiệu suất phân huỷ quặng cao QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ 3.1 Nguyên liệu: Nguyên liệu dùng để sản xuất axit photphoric gồm photpho, khơng khí nước 3.2 Quy trình sản xuất: • Giai đoạn 1: Điều chế phốt phương pháp nhiệt hóa học • Giai đoạn 2: Đốt phốt với oxi khơng khí • Giai đoạn 3: Ngưng tụ, hấp thụ tạo axít có nồng độ u cầu QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ Quặng Ca3(PO4)2 nghiền mịn + Bột than 15000C Ca3P2 tricanxiphotphua + Ca3(PO4)2 dư P (hơi) + CaO (xỉ) + SiO2 Pherophotpho Ngưng tụ Photpho oxit (P4O10) Làm nguội Axit H3PO4 + O2 dư P4 ( màu vàng) Canxisilicat QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHƠ • Phương trình phản ứng: Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2 + 8CO 3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 → 4P4 + 24CaO CaO + SiO2 → CaSiO3 4Ca3(PO4)2 + 4Ca3P2 + SiO-2 +8C → 4P4 + 23CaO + CaSiO3 + 8CO↑ P4 + 5O2 → P4O10 + 3025kJ P-4O10 + 6H2O → 4H3PO4 + 378kJ Phương pháp Sản xuất axit phương pháp ướt Ưu điểm Nhược điểm • Nhiệt độ phản ứng khơng • Nồng độ axit không cao, độ lớn tinh khiết không lớn • Hiệu suất thu hồi • Nguyên liệu đầu vào lớn photpho cao • Thải lượng khí HF độc hại Sản xuất axit phương pháp khô • Nồng độ axit cao, độ tinh • Cần cung caaspo nhiệt độ cao khiết cao 15000C • Ít tiêu tốn nguyên liệu • Hiệu suất thu hồi photpho đầu vào khơng cao • Sản phẩm thải lớn gồm số chất như: CaSiO2, phero photpho… ỨNG DỤNG TÀI LIỆU THAM KHẢO • Diendansinhvien.com • Violet.vn • Tailieu.vn • https://www.academia.edu/16016391/S%E1%BA%A2N_XU%E1%BA %A4T_AXIT_PHOTPHORIC