Cong nghệ sản xuất acid sunfuaric

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÍ SỬ DỤNG NGUYÊN LIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XU HƯỚNG CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÍ  - Là chất lỏng, không màu, sánh dầu, không bay  - H2SO4 98% có D=1,84 g/cm3; nặng gần gấp lần nước  - H2SO4 đặc hút ẩm -> dùng làm khô khí ẩm  - H2SO4 đặc tan vô hạn nước toả nhiều nhiệt  - Axit sunfuric đặc gây bỏng nặng -> cẩn thận làm thí nghiệm với axit sunfuric đặc  + Làm quì tím hoá đỏ  + Tác dụng với muối (điều kiện: sản phẩm kết tủa bay hơi)  + Tác dụng với oxit bazơ bazơ -> muối + H2O  + Tác dụng kim loại trước hyđro -> muối hoá trị thấp KL + H2 ỨNG DỤNG Sử dụng chủ yếu axít sulfuric (60% sản lượng toàn giới) "phương pháp ướt" => sản xuất axít phốtphoric, chất sử dụng để sản xuất loại phân hóa học phốtphat natri triphốtphat để làm bột giặt Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 10H2O → 5CaSO4·2 H2O + HF + 3H3PO4 Sản xuất nhôm sulfat => để tạo cacboxylat nhôm dạng giêlatin, giúp làm đông lại sợi bột giấy thành bề mặt cứng giấy => sản xuất nhôm hiđrôxít, chất sử dụng nhà máy xử lý nước để lọc tạp chất, để cải thiện mùi vị nước Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O H2SO4 sử dụng công nghiệp hóa dầu để tinh luyện dầu mỏ, ví dụ làm chất xúc tác cho phản ứng isobutan với isobutylen để tạo isooctan, hợp chất làm tăng số octan xăng Sản xuất loại thuốc nhuộm Hỗn hợp axít sulfuric với nước sử dụng làm chất điện giải hàng loạt dạng ắc quy axít-chì tham gia vào phản ứng thuận nghịch để chì (Pb) chì điôxít (PbO2) chuyển hóa thành chì(II) sulfat NGUYÊN LIỆU LƯU HUỲNH: 65% (Mỹ) QUẶNG PYRIT: 9% CÁC KHÍ THẢI CỦA NGÀNH LUYỆN KIM (SO2,H2S ) : 23% THẠCH CAO: 3% (Đức) Lưu huỳnh:  Nguyên liệu tốt để sản xuất axit H2SO4  Lưu huỳnh thu nấu chảy đá thiên nhiên có chứa lưu huỳnh  Khi đốt S khí ta thu khí SO2 có nồng độ đặc đốt Pirit tạp chất  Có giá thành cao Pyrit => 20% H2SO4 Quặng Pirit:  Pirit khoáng sunfua sử dụng nhiều công nghiệp sản xuất khí SO2 Khoáng Pirit đốt trực tiếp modun S cao ( >30% ); modun S thấp đốt phải thêm S nguyên tố để đảm bảo hiệu suất cao  Các Sunfua kim loại FeS2, Cu2S, ZnS, PbS  Trong Pirit hàm lượng S : 35-50%; Fe : 30-40%, sunfat kim loại nặng (đồng, chì, asen, flo )  Pirit sắt FeS2 nguyên chất 53,44% S 46,56 Fe; có màu vàng xám  Ở nước ta, hàm lượng S quặng Pirit khoảng 15% => sản xuất H2SO4 b/Thiết bị đốt pirit: *Lò tầng tĩnh có cánh quạt (lò khí) Nguyên liệu (FeS2) từ xuống, chuyển hóa 90% Hiệu suất đốt: >90% Không khí từ lên khỏi lò với khí sản phẩm: cung cấp Oxy cho lò đốt đóng vai trò chất khí mang Khí thu được: 9%SO2, 9%O2 82%N2 Xỉ khỏi chứa 2%S chưa cháy Áp suất khí lò giữ thấp khí nhờ quạt hút duới Ưu điểm: - Có thể sử dụng đốt nhiều loại nguyên liệu khác 10 g / m - Độ bụi lò thấp: Nhược điểm: - Cấu tạo phức tạp, suất thấp, đắt, lưu huỳnh cháy không hoàn toàn - Khi đốt, quặng pirit dễ nóng chảy thành cục, lò dễ bị gỉ, gãy găng lò, van lò => T Ở trạng thái lơ lững, quặng pirit bị đốt cháy nhanh Thành phần khí chứa 15%SO2 Xỉ khỏi chứa 0,5%S chưa cháy Ưu điểm: cường độ làm việc lớn, nồng độ SO2 cao, quặng pirit cháy tốt Nhược điểm: Độ bụi cao: 300 g / m Không thể đốt đuợc nguyên liệu có kích thước hạt khác vận tốc không khí tương ứng với kích thước hạt tỉ lệ thuận với kích thước hạt *Lò đốt bụi: Quặng pirit đốt dạng bụi, dễ cháy không bị kết khối Thành phần khí chứa 13%SO2 Xỉ khỏi chứa 1-1,5%S chưa cháy Nhiệt độ đạt tới 1100 Ưu điểm: cấu thiết bị đơn giản, cường độ làm việc cao, sử dụng nhiệt khí khỏi lò cho thiết bị tận dụng nhiệt Nhược điểm: khí khỏi lò chứa nhiều bụi, yêu cầu cao nguyên liệu: quặng pirit tuyển khô, hàm lượng lưu huỳnh dao động Các tiêu Lò khí Lò phun Lò tầng sôi Bất kỳ Tuyển Bất kỳ 185 700-1000 1000-1800 Cường độ làm việc,kg/m3.ngày 850-900 1100 800 Hàm lượng SO2 khí lò, % 13 15 Hàm lượng S xỉ, % 1-1,5 0,5 Độ bụi, g/m3 10 >100 300 Nguyên liệu Nhiệt độ làm việc Oxy hóa tiếp xúc SO2 thành SO3 2O5 SO +O2 V→  SO3∆H < T=400-600 Xét điều kiện cho phản ứng xảy tối ưu? -Áp suất ? -Nhiệt độ ? - Tỉ lệ SO2/O2 -Xúc tác : Pt (T=375 – 400), Fe2O3 (T>625), Cr2O3 (T=500), V2O5(T=400-600) – Mn2O, K2O, S iO2: chất mang Hấp thụ SO3 tạo axit sunfuric oleum: Sơ đồ sản xuất axit sunphuric 5.Xu hướng cải tiến 1.Thu hồi nhiệt thải: sản xuất nước nóng cung cấp cho hệ thống sinh hoạt địa phương, sở sản xuất liền kề, sản xuất nước nóng để cô đặc H2SO4 nhà máy => Tìm vật liệu thích hợp để chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt có hiệu cao có khả vận hành lâu dài môi trường ăn mòn mạnh 2.Cải tiến công đoạn hấp thụ làm lạnh 3.Cải tiến hệ thống an toàn [...]... nguồn nguyên liệu đáng kể cho sản xuất axit H2SO4  Các dung dịch thải của kĩ nghệ gia công kim loại 4 Thạch cao:  Các loại sunfat: Thạch cao CaSO4.2H2O, thạch cao anhydric CaSO4, Na2SO4, MgSO4  Đốt thạch cao + đất sét + than trong lò quay _ Khí thu được chứa SO2 dùng cho sản xuất axit H2SO4 _ Xỉ còn lại trộn với các phụ gia để làm xi măng 4.CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Sản xuất axit H2SO4 có những giai... nguyên liệu chứa S thu SO2  Oxy hóa SO2 thành SO3 (giai đoạn chậm nhất)  SO3 hấp thụ nước thành H2SO4 Công nghệ tiếp xúc Công nghệ NOx Công nghệ tiếp xúc sản xuất H2SO4 1 Sản xuất khí SO2  S + O2 = SO2  2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O  4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2  4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2 Sản phẩm: Khí: SO2, SO3, As2O3, SeO2… Xỉ: oxyt sắt, muối sunfat, oxyt các kim loại khác, thạch cao… và FeS không... (T>625), Cr2O3 (T=500), V2O5(T=400-600) – Mn2O, K2O, S iO2: chất mang 3 Hấp thụ SO3 tạo axit sunfuric và oleum: Sơ đồ sản xuất axit sunphuric 5.Xu hướng cải tiến 1.Thu hồi nhiệt thải: sản xuất nước nóng cung cấp cho hệ thống sinh hoạt ở địa phương, các cơ sở sản xuất liền kề, sản xuất nước nóng để cô đặc H2SO4 trong nhà máy => Tìm ra các vật liệu thích hợp để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt có... điều kiện ảnh hưởng đến quá trình đốt pirit: * Nhiệt độ: Tăng nhiệt độ, quá trình cháy càng nhanh Tăng một cách tùy ý ⇒Hiện tượng kết khối nguyên liệu ⇒Giảm tốc độ của quá trình và gây tắc lò, ngừng sản xuất, giảm độ bền của lò => Quá trình đốt pirit: T= 600-800 ˜C a/Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình đốt pirit: *Diện tich tiếp xúc giữa nguyên liệu và oxy trong không khí: Phản ứng cháy của pirit... đốt pirit: *Lò tầng tĩnh có cánh quạt (lò cơ khí) Nguyên liệu (FeS2) đi từ trên xuống, khi ra ngoài đã chuyển hóa được trên 90% Hiệu suất đốt: >90% Không khí đi từ dưới lên và ra khỏi lò cùng với khí sản phẩm: cung cấp Oxy cho lò đốt và đóng vai trò như một chất khí mang Khí thu được: 9%SO2, 9%O2 và 82%N2 Xỉ ra khỏi chứa 2%S chưa cháy Áp suất của khí trong lò bao giờ cũng giữ thấp hơn ngoài khí quyển ... Công nghệ tiếp xúc Công nghệ NOx Công nghệ tiếp xúc sản xuất H2SO4 Sản xuất khí SO2  S + O2 = SO2  2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O  4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2  4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2 Sản phẩm:... pháp ướt" => sản xuất axít phốtphoric, chất sử dụng để sản xuất loại phân hóa học phốtphat natri triphốtphat để làm bột giặt Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 10H2O → 5CaSO4·2 H2O + HF + 3H3PO4 Sản xuất nhôm... đất sét + than lò quay _ Khí thu chứa SO2 dùng cho sản xuất axit H2SO4 _ Xỉ lại trộn với phụ gia để làm xi măng 4.CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT Sản xuất axit H2SO4 có giai đoạn sau:  Đốt cháy nguyên