CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID SUNFURIC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HOÁ HỌC VÀ CNTP  - CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID SUNFURIC Giảng Viên Hướng Dẫn: T.s Lê Thanh Thanh Nhóm 1: Ngô Linh Chi Nguyễn Thị Hiền Trần Thị Hồng Minh Trần Thị Thanh Nhàn Lê Thị Anh Thi Nguyễn Kim Thơ Vũng Tàu, ngày 20 tháng năm 2012 MỤC LỤC I Giới thiệu .4 Tính chất vật lý Tính chất hóa học Phân biệt acid sunfuric với oleum Ứng dụng II Nội dung .8 A Nguyên liệu, đốt nguyên liệu làm hỗn hợp khí Nguyên liệu 1.1 Quặng phyrit 1.2 Lưu huỳnh 1.3 Thạch cao .10 1.4 Các chất thải có chứa lưu huỳnh 11 Đốt nguyên liệu tách bụi khỏi hỗn hợp khí 12 2.1 Đốt nguyên liệu 12 2.1.1 Đốt quặng 12 2.1.2 Lò đốt lưu huỳnh .20 2.1.3 Lò đốt hydro sunfua 23 2.2 Tách bụi khỏi hỗn hợp khí 24 B Quy trình công nghệ sản xuất acid sunfuric 27 Quy trình sản xuất acid sunfuric theo phương pháp nitroz 27 2 Quy trình sản xuất acid sunfuric theo phương pháp tiếp xúc .28 2.1 Làm hỗn hợp khí 31 2.1.1 Một số tạp chất có hại cho trình 31 2.1.2 Làm 32 2.1.3 Thiết bị làm khí lò 34 2.2 Oxi hóa SO2 thành SO3 40 2.2.1 Chất xúc tác 40 2.2.2 Quá trình oxy hóa SO2 chất xúc tác .40 2.2.3 Ảnh hưởng yếu tố trình 41 2.2.4 Thiết bị dùng công đoạn oxy hóa SO2 .52 2.3 Hấp thụ SO3 thành acid sunfunric 53 2.3.1 Quá trình hấp thụ SO2 yếu tố ảnh hưởng 53 2.3.2 Thiết bị công đoạn SO3 .54 An toàn sản xuất 58 C Sản phẩm 58 Yêu cầu sản phẩm .58 Cách bảo quản 58 An toàn sử dụng 59 Làm nâng cao nồng độ acid 60 Xu hướng sản xuất acid .60 I Giới Thiệu Chung acid Như biết acid sunfuric hóa chất quan trọng, sản xuất với sản lượng lớn giới, mức độ tiêu thụ cao acid sunfuric coi số kinh tế quan trọng để đánh giá sức mạnh công nghiệp quốc gia, đặt biệt với nước phát triển Công nghiệp sản suất acid sunfuric quan tâm không ngừng cải tiến, đại hóa để tăng suất giảm ô nhiễm môi trường Đó lý chọn đề tài công nghệ sản xuất acid sunfuric Với đề tài bạn tìm hiểu nguồn nguyên liệu phương pháp, thiết bị đại dùng sản xuất acid sunfuric sản phẩm tốt Tính chất vật lý Acid sunfuric Cấu trúc phân tử acid sunfuric Tổng quan Danh pháp IUPAC Tên khác Công thức phân tử Phân tử gam Biểu Acid sunfuric Dầu sunfat, Hiđro sunfat H2SO4 98,078 g/mol Dầu suốt, không màu, không mùi Thuộc tính 1,84 g/cm3, lỏng Có thể trộn lẫn (tỏa nhiệt) 10 °C, 283 K 338 °C (dung dịch acid 98%) -3,0 1,99 Độ nhớt 26,7 cP 20 °C Acid háo nước dùng làm khô không khí Axit sunfuric đặc làm bỏng da Tỷ trọng pha Độ hòa tan nước Điểm nóng chảy Điểm sôi pKa C12H22O11  12C + 11H2O H2SO4 + C  CO2 + 2SO2 + 2H2O Tính chất hóa học Acid sunfuric đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh, oxi hóa hầu hết kim loại (trừ Pt, Au) Với kim loại mạnh (trước Fe) phản ứng cho nhiều sản phẩm khử Ví dụ: 2H2SO4 đ,n + Cu  CuSO4 + SO2 + H2O 6H2SO4 đ,n + 2Fe  Fe2(SO4)3 + 3SO2 +6H2O H2SO4 đặc, nóng oxi hóa nhiều phi kim, hợp chất có tính khử hợp chất hữu Ví dụ: 2H2SO4 đđ + S  3SO3 + 2H2O 5H2SO4 đđ + 2Fe(OH)2  Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O H2SO4 đđ + C12H22O11  12C + H2SO4.11H2O Acid sunfuric loãng có tính acid mạnh tác dụng với kim loại (trước H dãy điện hóa), với oxit base, base, muối Ví dụ: H2SO4 loãng + Fe  FeSO4 + H2 H2SO4 loãng +CaO  CaSO4 + H2O H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + 2H2O H2SO4 loãng + Fe(OH)2  FeSO4 + 2H2O Phân biệt acid oleum Trong kỹ thuật hỗn hợp H 2O SO3 theo tỉ lệ gọi acid sunfuric Nếu tỉ lệ: - SO3/ H2O < gọi acid sunfuric - SO3/ H2O > gọi dung dịch SO3 dung dịch acid sunfuric hay oleum acid sunfuric bốc khói H2SO4 kết hợp với H2O SO3 theo tỷ lệ bất kỳ, tạo thành số hợp chất có tính chất khác 3.1 Nhiệt độ kết tinh Bảng so sánh nhiệt độ kết tinh hợp chất H2O SO3 TT Công thức H2O Hàm lượng % H2SO4 SO3 tổng 0,0 0,0 Nhiệt H2SO4 4H2O 57,6 4,6 -24,40 H2SO4.2H2O 73,2 59,8 -39,60 H2SO4.H2O 84,5 69,0 8,48 H2SO4 100,0 81,6 10,37 H2SO4 SO3 110,1 89,9 44,95 38,15 H2SO4 2SO3 113,9 93,0 62,0 1,20 SO3 122,5 100,0 100,0 16,80 SO3 tự độ kết tinh, 0C Nhiệt độ kết tinh hỗn hợp hai chất không tạo thành tinh thể hỗn hợp luôn nhỏ nhiệt độ kết tinh chất 3.2 Nhiệt độ sôi áp suất Khi tăng nồng độ, nhiệt độ sôi dung dịch acid tăng, đạt cực đại (336,50C) 98,3% H2SO4, sau giảm Khi tăng hàm lượng SO3 tự do, nhiệt độ sôi oleum giảm từ 296,2 0C (ở 0% SO3 tự do) xuống 44,70C (ở 100% SO3 – tức nhiệt độ sôi SO3) Khi tăng nồng độ, áp suất dung dịch acid giảm, đạt cực tiểu 98,3% H2SO4, sau lại tăng Áp suất oleum tăng hàm lượng SO tự 3.3 Khối lượng riêng Khi tăng nồng độ, khối lượng riêng dung dịch acid tăng, đạt cực đại 98,3% H2SO4 sau giảm Khi tăng hàm lượng SO tự do, khối lượng riêng oleum tăng, đạt cực đại 62% SO tự do, sau giảm Khi tăng nhiệt độ, khối lượng riêng acid sunfuric oleum giảm 3.4 Nhiệt dung Khi tăng nồng độ, nhiệt dung dung dịch acid sunfuric giảm Ngược lại, tăng hàm lượng SO3, nhiệt dung oleum lại tăng Khi tăng nhiệt độ, nhiệt dung acid sunfuric oleum tăng 3.5 Độ nhớt Độ nhớt acid sunfuric oleum có giá trị cực đại nồng độ 84,5% H2SO4 50-55% SO3 tự Khi tăng nhiệt độ độ nhớt acid giảm nhanh Ví dụ: tăng nhiệt độ từ 200C lên 800C, độ nhớt dung dịch 60% H2SO4 giảm lần Ứng dụng Acid sunfuric có tính hoạt động mạnh mà giá thành sản xuất rẻ ứng dụng rộng rãi Công nghiệp có nhu cầu dùng acid H 2SO4 lớn công nghiệp sản xuất phân bón: supephotphat, sunfat amon… Trong kỹ nghệ luyện kim màu hiếm, acid H 2SO4 dùng rộng rãi để làm tác nhân phân hủy Trong lĩnh vực gia công kim loại người ta dùng acid H 2SO4 để làm bề mặt kim loại trước sơn màu mạ crom niken Có thể dùng acid H2SO4 để làm sản phẩm thu chế biến dầu mỏ Acid H2SO4 dùng để sản xuất loại thuốc nhuộm vải, thuốc chữa bệnh, số chất dẻo khác Có thể dùng công nghệ sản xuất lụa nhân tạo Trong công nghiệp thực phẩm acid H2SO4 dùng để điều chế hồ tinh bột Trong giao thông người ta sử dụng acquy chì – acid Trong hóa học acid H2SO4 dùng để hút ẩm làm đậm đặc acid khác Acid H2SO4 dùng trình nitroz hóa sản xuất thuốc nổ II Nội dung A Nguyên liệu, đốt nguyên liệu tách bụi khỏi hỗn hợp khí Nguyên liệu 1.1 Quặng pyrit 1.1.1 Các loại quặng a Pyrit thường Thành phần chủ yếu quặng pyrit sắt sunfua FeS2 chứa 53,44% S 46,56% Fe FeS2 thường dạng tinh thể pyrit hình lập phương (khối lượng riêng 4,95 – 5,0 g/cm3), có dạng tinh thể macazit hình thoi (khối lượng riêng 4,55 g/cm3) Ở 450oC macazit chuyển thành pyrit có tỏa nhiệt Quặng pyrit thường gặp loại khoáng màu vàng xám, khối lượng đổ đống khoảng 2200 - 2400 kg/m3 tùy theo kích thước hạt quặng Trong quặng có lẫn nhiều tạp chất hợp chất đồng (chủ yếu FeCuS 2, Cu2S, CuS), chì, kẽm, niken, bạc ; muối cacbonat, sunfat canxi, magie… Vì vậy, hàm lượng thực tế lưu huỳnh quặng khoảng 30-52 % b Pyrit tuyển Trong quặng có nhiều tạp chất, số tạp chất cố giá trị đồng Nếu lượng đồng lớn 1% sản xuất đồng có lợi đốt trực tiếp Sau khi, làm giàu đồng quặng phương pháp tuyển lên khoảng 15-20% Cu Phần bã thải trình tuyển chứa khoảng 32-40% S gọi quặng tuyển nổi, dùng để sản xuất acid sunfuric Cứ tuyển 100 quặng thu 80 – 85 pyrit tuyển Nếu tiếp tục tuyển lần hai thu tinh quặng pyrit chứa tới 45-50% S c Pyrit lẫn than Than đá số mỏ có lẫn quặng pyrit, có loại chứa tới 3-5% S làm giảm chất lượng than Vì phải loại bỏ cục than có lẫn pyrit Phần than cục loại bỏ chứa tới 33-42% S 12-18% C gọi pyrit lẫn than 1.2 Lưu huỳnh 1.2.1 Lưu huỳnh Lưu huỳnh chất rắn màu vàng, dẫn điện nhiệt kém, thực tế không tan nước Nó có hai dạng hình thù: hình thoi (khối lượng riêng 2,07 g/cm3) đơn tà (khối lượng riêng 1,96 g/cm3) Lưu huỳnh nguyên tố dạng nguyên liệu tốt để sản xuất acid sunfuaric vì: - Khi đốt lưu huỳnh ta thu hỗn hợp khí có hàm lượng SO2 O2 cao - Lưu huỳnh chứa tạp chất cháy xỉ - Lưu huỳnh nguyên liệu rẻ tiền 1.1.2 Điều chế lưu huỳnh từ quặng lưu huỳnh thiên nhiên Quặng thiên nhiên chứa khoảng 15-20% S, loại giàu chứa tới 70% S - Phương pháp tuyển để tách S: lưu huỳnh đốt lò phun phải nấu chảy, lắng tách cặn… - Có nơi lấy S trực tiếp từ mỏ cách dùng nước nhiệt nấu chảy lưu huỳnh quặng giếng khoan, sau dùng không khí nén đẩy S lỏng lên (nhanh rẻ hiệu suất lấy S thấp 30-60%) 1.3 Thạch cao 1.3.1 Nguồn thạch Đây nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất acid sunfuric Điển hình có loại sunfat như: thạch cao CaSO 4.2H2O, thạch cao anhydric CaSO4, NaSO4, MgSO4,… Ngoài trình sản xuất acid photphoric, nitrophot, nitrophotka,… thải lượng lớn CaSO4 1.3.2 Phương pháp xử lý thạch cao Từ thạch cao người ta sản xuất liên hợp acid sunfuric xi măng Muốn thế, cần đốt hỗn hợp thạch cao, đất sét than lò quay Khi đó, CaSO4 bị khử, cho SO2 đem sản xuất acid sunfuric; phần xỉ lại thêm số phụ gia, đem nghiền để sản xuất xi măng Phương trình khử thạch cao (có mặt SiO2) chất khử C: CaSO4 + C + SiO2 SO2 + CaSiO3 + CO (1000oC) 10 1.4.4 Acid sunfuric thải Có nhiều chất thải chứa H 2SO4 (20-50%): tinh chế dầu mỏ, làm tác nhân hút nước, sunfo hóa hợp chất hữu cơ, sản xuất TiO 2, rữa kim loại… Có phương pháp để sử dụng chất thải này: - Tách tạp chất cô đặc để thu hồi H2SO4 - Phân hủy nhiệt thu hồi SO2 để sản xuất acid sunfuric - Dùng trực tiếp vào mục đích không cần acid sunfuric Tóm lại, nguyên liệu để sản xuất acid sunfuric phong phú đa dạng Chủ yếu nên chọn nguyện liệu thích hợp nhất, để tránh làm ô nhiễm môi trường Hiện nay, nguyên liệu sử dụng phổ biến quặng Vì quặng rẻ, dễ khai thác, đồng thời sản xuất kim loại có giá trị khác như: đồng, vàng, sắt Đốt nguyên liệu tách bụi khỏi hỗn hợp khí 2.1 Đốt nguyên liệu II.1.1 a Đốt quặng Giai đoạn gia công cơ, nhiệt Tùy theo dạng nguyên liệu mà sử dụng phương pháp gia công khác như: Pyrit thường kích thước từ 50-200mm, nên trước đốt phải qua công đoạn đập, nghiền, sàn để có kích thước định phù hợp với loại lò đốt Pyrit tuyển thường kích thước nhỏ (khoảng 0,1mm) độ ẩm lớn (12–15%) gây khó khăn cho trình vận chuyển đốt Vì trước sử dụng đốt phải sấy sơ để giảm hàm ẩm xuống 12 Pyrit lẫn than có hàm lượng S lớn (33 – 42%) đốt để sản xuất axit sunfuric hàm lượng carbon lớn, cháy nhiệt lượng tỏa lớn, làm nhiệt độ khí tăng cao, làm cho lò đốt mau chóng bị phá hủy; Tiêu tốn nhiều oxi làm giảm nồng độ lượng SO2 O2 khí lò, gây khó khăn cho giai đoạn trình sản xuất Vì phải nghiền rửa quặng lẫn than để giảm hàm lượng carbon quặng xuống – 6% b Đốt nguyên liệu Có dạng lò dùng để đốt quặng:  Lò khí: Công dụng: đốt quặng pyrit tuyển nổi, quặng nguyên khai, quặng sunfua kim loại Cấu tạo: phức tạp, có từ đến tầng, phổ biến kiểu lò BX3 có tầng Hoạt động: lò tầng có tầng sấy tầng làm việc Khi lò quay cào gạt quặng rơi từ tầng xuống tầng theo đường zic zac, xỉ tháo tầng cuối Không khí qua cửa tầng vào lò, từ lên ngược chiều với quặng Khí lò tàng trên, qua hộp khí trước vào đường ống chung Các phận lò nhiều tầng 1-Trục nhiều lò 8-Bánh lớn 2-Bộ phận nạp quặng vào lò 9-Trụ đỡ 3-Bunke quặng 10-Bánh nhỏ 4-Vỏ lò 11-Trục truyền động 5-Đòn cào 12-Hộp giảm tốc 6-Răng cào 13-Cửa tháo xỉ 7-Cửa thao tác 13 Hình: sơ đồ lò nhiều tầng  Lò đốt bụi:(lò đốt quặng bột) Các phận lò đốt quặng tuyển Vỏ lò hình trụ Lớp lót chịu nhiệt Phiễu xỉ Vòi phun hỗn hợp “không khí – quặng” Giàn ống nước làm nguội 14 Hình: lò đốt quặng tuyển Công dụng: Đốt quặng pyrit tuyển dạng bụi có hàm lượng S thấp Cấu tạo: Lò đốt cao 10m, đường kính 4m, cấu tạo rỗng Hoạt động: Hỗn hợp quặng không khí thổi từ lò Quá trình cháy diễn toàn thể tích lò Phía đỉnh lò có không khí bổ sung (chiếm 60-80%) sản phẩm trình đốt thu phía 15  Lò tầng sôi: (lò lớp sôi) Hình lò lớp sôi đốt quặng Giá đỡ 5,7- Giàn ống nước làm nguội Ống phân phối khí 6- Bảng phân phối khí Giàn ống đục lỗ 8- Vòi phun mazut 4- Bunke xỉ buồng nạp quặng 9- Buồng nạp quặng 10- Ống không khí bổ sung Công dụng: đốt loại quặng Cấu tạo: hình trụ, bên lót lớp vật liệu chịu lửa phần lò đặt bảng để phân phối khí tiết diện lò 16 Hoạt động: Người ta thổi không khí qua lưới từ lên với tốc độ giữ cho hạt quặng chuyển động kiểu lớp sôi mặt lưới thép Trong trạng thái lơ lửng quặng FeS2 bị đốt cháy nhanh để tạo hỗn hợp khí SO2 Hình sơ đồ công đoạn đốt quặng lò lớp sôi 1-Quạt không khí 5-Nồi tận dụng 8,9-Van tháo xỉ 2-Đĩa tiếp liệu nhiệt 10-Ống thải xỉ 3-Lò lớp sôi 6-Xylon 11-Quạt thải khí 4-Ống làm nguội 7-Lọc điện khô Khiết điểm lớn loại lò lượng bụi theo khí lò lớn (trên 90% tổng lượng xỉ) Để giải khiết điểm lớn lò lớp sôi người ta tạo thêm lớp sôi sôi thứ hai để thu đồng thời SO2, nước, xỉ (dùng trực tiếp để thủy luyện 17 kim) tạo xuất cao Muốn tạo thành lớp sôi thứ hai phải có lưới phân chia để tạo nên giới hạn nhiệt độ vùng cháy vùng làm nguội Áp suất động học khí thổi vào lỗ lưới phải lớn áp xuất lớp sôi thứ hai diện tích lỗ để xỉ khỏi lọt qua lỗ rơi xuống truyền nhiệt hai lớp Hình: lò hai lớp sôi 1-Bộ phận tiếp liệu 2- Mô tơ 3- Buồng nạp quặng 4- Hộp không khí 5- Lò 6- Ống làm nguội 7- Lưới phân phối khí 8- Xylon tầng hoàn 9- Xylon 10-Ống thải xỉ tầng Để tạo lên lớp sôi thứ hai ổn định, việc ngăn không cho xỉ lọt xuống dưới, phải tránh không cho chúng bay Bằng cách đặt xyclon sau lò giúp tuần hoàn lượng xỉ Do đó, hàm lượng bụi khí tăng dần, tới 18 nồng độ xác định đó, hạt xỉ bắt đầu rơi xuống, tách khỏi dòng khí bụi, tạo nên lớp sôi thứ hai Bảng so sánh ba loại thiết bị: Các tiêu Quặng Lò khí Bất kỳ Cường độ làm việc 185 Lò đốt bụi Tuyển Lò tầng sôi Bất kỳ 700-1000 1000-1800 kg/m3.NĐ Nhiệt độ làm việc 0C 850-900 1100 800 Hàm lượng SO2 ra, % 13 15 1-1,5 0,5 10 >100 Hàm lượng S xỉ, % Độ bụi, g/m3 >300 Phương trình đốt quặng pyrit thường: 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2 3FeS2 + 8O2  Fe3O4 + 6SO2 Phương trình đốt quặng pyrit tuyển nổi: 2ZnS + 3O2  2ZnO + 2SO2 Phương trình đốt quặng pyrit lẫn than: C + O2  CO2 Ngoài lượng FeS2 FeS lẫn tinh quặng đồng, kẽm cháy đốt pyrit 2.1.2 Lò đốt lưu huỳnh 19 a Lò phun đốt Có loại lò phun đốt lưu huỳnh  Loại nằm ngang: Cấu tạo: ống thép (đường kính 3,4m chiều dài 10,5m) lót gạch chịu nhiệt Hoạt động: lưu huỳnh sau nấu chảy tách cặn không khí thổi vào lò qua vòi phun Để S cháy hết cần bổ xung không khí vào ngăn thứ hai Hình sơ đồ phun S nằm ngang 1- Vỏ thép 5- Vòi phun S lỏng 2- Lớp gạch chịu nhiệt 6- Hộp đưa không khí vào lò 3- Lớp amian 7- Vòi phun nhiên liệu 4- Vách ngăn  Loại đứng: Cấu tạo: thép bên lót gạch chịu lửa Hoạt động: lưu huỳnh phun từ xuống (hoặc từ lên) Không khí phun liên tục vào lỗ Để tránh việc tạp chất gây khó khăn cho trình cháy cần thổi thêm không khí (sủi bọt) vào phần lò qua lỗ 20 Hình sơ đồ lò phun đứng, tiết liệu 1- Ống dẫn khí 5- Tường ngăn 2- Vỏ lò 6- Vòi phun S 3- Gạch chịu lửa 7- Lỗ bổ xung không khí lần 4- Lỗ bổ xung không khí lần 8- Lỗ thổi không khí vào đáy lò b Lò lớp sôi 21 Cấu tạo hoạt động lò lớp sôi đốt lưu huỳnh tương tự đốt pyrit Chỉ khác để tạo lớp sôi phải dùng lớp vật liệu trơ (dùng hạt samot kích thước 0,5-1 mm để giữ lớp sôi ổn định) Hình sơ đồ lớp sôi đốt lưu huỳnh 1- Lưới đục lỗ 5- Ống không khí bổ sung 2- Buồng nạp liệu 6- Vòi phun nhiên liệu 3- Tiếp liệu 7- Giàn làm nguội 4- Bunke lưu huỳnh 8- Lưới phân phối khí Phương trình đốt xảy dễ dàng đốt pyrit tiến hành theo phản ứng: S + O2  SO2 22 2.1.3 Lò đốt hydro sunfua Hình lò đốt hydro sunfua 1- Van an toàn 4- Cặp nhiệt điện 2- Cửa quan sát 5- Gạch samot 3- Vòi đốt H2S Hoạt động: Hỗn hợp H 2S không khí thổi vào từ đáy lò H 2S cháy chia làm hai giai đoạn: - Giai đoạn đầu cháy thiếu không khí - Giai đoạn sau cháy có oxy Vì khí H2S thường có tạp chất HCN dư không khí, nhiệt độ cao khoảng 10000C xảy phản ứng: 2HCN + 3,5O2  2NO + 2CO2 + H2O 23 NO bị oxy hóa tạo thành N2O3 gây ăn mòn làm bẩn sẩn phẩm Nếu nhiệt độ thấp thiếu không khí xảy phản ứng: 2HCN + 2,5O2  N2 + 2CO2 + H2O Để giảm nhiệt độ lò người ta đặt ống nước nồi hơi, nhiệt độ lò 800-8500C Phương trình đốt H2S: 2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2O 4H2S + 2SO2  3S2 + H2O Từ H2S sản xuất acid sunfuric theo phương pháp xúc tác ướt sản xuất lưu huỳnh nguyên tố 2.2 Tách bụi khỏi hỗn hợp khí Khí SO2 khỏi lò có chứa nhiều bụi nước Để loại bụi khỏi sản phẩm khí, người ta phải xứ lí qua nhiều công đoạn: - Loại bỏ bụi lớn qua hệ thống buồng lắng - Lắng bụi qua hệ thống xyclon - Loại bỏ bụi nhỏ thiết bị rửa khí - Lọc tĩnh điện để loại bỏ triệt để bụi khỏi khí Tùy vào loại quặng, cấu tạo lò đốt… mà sử dụng phương pháp thích hợp để tách bụi Ví dụ: - Hàm lượng bụi khí đốt quặng lò nhiều tầng khoảng 1-10 g/m3, lò đốt quặng bột 20-100 g/m3, lò lớp sôi đến 300 g/m3 - Khi đốt quặng tuyển lò lớp sôi, hàm lượng bụi: Sau lò khoảng 300 g/m3 Sau nồi 200 g/m3 Sau xyclon 20 g/m3 Sau lọc điện khô 0,05 g/m3 24 Các hạt bụi có đường kính trung bình từ vài vài chục micromet nên gây nhiều khó khăn cho trình sản xuất Yêu cầu nhà máy sản xuất acid theo phương pháp nitroz, hàm lượng bụi khí không vượt 0,2 g/m 3, theo phương pháp tiếp tiếp xúc từ 0,05-0,1 g/m3 Hiện có hai phương pháp tách bụi khỏi hỗn hợp khí: III Phương pháp học Tách bụi khỏi dòng khí dựa vào lực trọng trường lực ly tâm hạt Thiết bị lắng bụi kiểu học dùng phổ biến xyclon Có thể dùng đơn tổ hợp vài song song Ở lắng bụi tác dụng lực ly tâm Hiệu xuất khử bụi xyclon đạt 90% Tốc độ khí xyclon khoảng 7-20 m/giây, trở lực xyclon đến 400 N/m2 (khoảng 40mmH2O) Bảng hiệu suất lọc bụi số loại xyclon Đường kính xyclon Hiệu suất lọc bụi (%) đường kính hạt bụi D cực đại micromet 10 micromet 20 micromet 800 50 85 97,2 600 55 87 98,0 400 69 89 98,5 200 77 93 99,0 100 83 95 99,5 Khi đốt lưu huỳnh, để tách bụi khỏi hỗn hợp khí trước vào tháp tiếp xúc, người ta thường dùng thiết bị lọc bụi lớp vật liệu hạt Lớp vật liệu hạt (đá bọt, cát…) đặt vào khoảng không gian hình vành khăn giữa hai lưới 25 Hình lọc lớp vật liệu hạt 1- Tấm phân phối khí 2- Lưới 3- Lớp vật liệu hạt 4- Cửa nạp tháo vật liệu Nói chung, thiết bị lắng kiểu học có cấu tạo đơn giản hiệu suất lắng bụi thấp Vì sản xuất acid dùng để lắng sơ hàm lượng bụi khí lớn IV Phương pháp lọc điện So với phương pháp phương pháp dùng phổ biến có nhiều ưu điểm - Tách hạt bụi nhỏ, hiệu suất tách đạt tới 99% thạm chí tới 99,9% - Năng lượng tiêu hao nhỏ (khoảng 0,1-0,8 kWh/1000 m khí, trở lực lọc điện 3-15 mm H2O) - Làm việc nhiệt độ cao môi trường ăn mòn hóa học - Có thể tự động hóa hoàn toàn trình làm khí - Tốc độ khí lọc điện 0,5-1 m/giây - Đặt biệt, phương pháp lọc điện nhà máy sản xuất thường dùng hai loại lọc điện: lọc điện khô (cực lắng hình tấm) để tách bụi, lọc điện ướt (cực lắng hình tổ ong chì) để tách mù loãng (hoặc ferosilic để tách mù acid đặt) 26 [...]... khi tách các tạp chất có thể đem sản xuất trực tiếp acid sunfuric hoặc đem sản xuất lưu huỳnh 1.4.3 Khói lò Khi đốt than trong lò của các nồi hơi, lưu huỳnh và các hợp chất của nó có trong than sẽ chuyển thành SO2 Hàng năm trên thế giới khói lò thải ra khí quyển hàng chục triệu tấn lưu huỳnh Từ SO2 có thể sản xuất acid sunfuric theo phương pháp trực tiếp 11 1.4.4 Acid sunfuric thải Có rất nhiều chất... mỏ, làm tác nhân hút nước, sunfo hóa các hợp chất hữu cơ, khi sản xuất TiO 2, rữa kim loại… Có 3 phương pháp để sử dụng chất thải này: - Tách các tạp chất rồi cô đặc để thu hồi H2SO4 - Phân hủy nhiệt thu hồi SO2 để sản xuất acid sunfuric - Dùng trực tiếp vào các mục đích không cần acid sunfuric sạch Tóm lại, nguyên liệu để sản xuất acid sunfuric rất phong phú và đa dạng Chủ yếu là chúng ta nên chọn... Phương trình đốt H2S: 2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2O 4H2S + 2SO2  3S2 + 4 H2O Từ H2S có thể sản xuất acid sunfuric theo phương pháp xúc tác ướt hoặc sản xuất lưu huỳnh nguyên tố 2.2 Tách bụi khỏi hỗn hợp khí Khí SO2 ra khỏi lò có chứa nhiều bụi và hơi nước Để loại bụi khỏi sản phẩm khí, người ta phải xứ lí qua nhiều công đoạn: - Loại bỏ bụi lớn qua hệ thống buồng lắng - Lắng bụi qua hệ thống các xyclon... dễ khai thác, ngoài ra còn có thể đồng thời sản xuất những kim loại có giá trị khác như: đồng, vàng, sắt 2 Đốt nguyên liệu và tách bụi khỏi hỗn hợp khí 2.1 Đốt nguyên liệu II.1.1 a Đốt quặng Giai đoạn gia công cơ, nhiệt Tùy theo dạng nguyên liệu mà sử dụng phương pháp gia công khác nhau như: Pyrit thường kích thước từ 50-200mm, nên trước khi đốt phải qua công đoạn đập, nghiền, sàn để có kích thước... hàm lượng S lớn (33 – 42%) nhưng không thể đốt ngay để sản xuất axit sunfuric vì hàm lượng carbon trong đó rất lớn, khi cháy nhiệt lượng tỏa ra rất lớn, làm nhiệt độ khí tăng cao, có thể làm cho lò đốt mau chóng bị phá hủy; Tiêu tốn nhiều oxi làm giảm nồng độ lượng SO2 và O2 trong khí lò, gây khó khăn cho các giai đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất Vì vậy phải nghiền và rửa quặng lẫn than để giảm... trực tiếp để sản xuất acid sunfuric Còn khí các lò khác, có thể dùng khí thiên nhiên (metan) để khử SO 2 thành S Thành phần khí lò phụ thuộc vào nguyên liệu, cấu tạo lò và điều kiện đốt 1.4.2 Khí hydro sunfua Lượng lưu huỳnh chiếm khoảng 50% trong khí than cốc, chủ yếu ở dạng H2S ( 95%) Lượng H2S trong khí than cốc hàng năm trên thế giới tới hàng triệu tấn Mặt khác, trong các chất thải công nghiệp có... nồi hơi 200 g/m3 Sau xyclon 20 g/m3 Sau lọc điện khô 0,05 g/m3 24 Các hạt bụi này có đường kính trung bình từ vài cho đến vài chục micromet nên gây ra nhiều khó khăn cho quá trình sản xuất Yêu cầu đối với nhà máy sản xuất acid theo phương pháp nitroz, hàm lượng bụi trong khí không vượt quá 0,2 g/m 3, theo phương pháp tiếp tiếp xúc thì từ 0,05-0,1 g/m3 Hiện nay có hai phương pháp tách bụi khỏi hỗn hợp... lớp vật liệu hạt 1- Tấm phân phối khí 2- Lưới 3- Lớp vật liệu hạt 4- Cửa nạp và tháo vật liệu Nói chung, các thiết bị lắng kiểu cơ học có cấu tạo đơn giản nhưng hiệu suất lắng bụi thấp Vì vậy trong sản xuất acid chỉ dùng để lắng sơ bộ khi hàm lượng bụi trong khí khá lớn IV Phương pháp lọc điện So với phương pháp trên thì phương pháp này được dùng phổ biến hơn vì nó có nhiều ưu điểm hơn - Tách được hạt... trình làm sạch khí - Tốc độ khí trong lọc điện 0,5-1 m/giây - Đặt biệt, phương pháp lọc điện trong các nhà máy sản xuất thường dùng hai loại lọc điện: lọc điện khô (cực lắng hình tấm) để tách bụi, lọc điện ướt (cực lắng hình tổ ong bằng chì) để tách mù loãng (hoặc bằng ferosilic để tách mù acid đặt) 26 ... Công dụng: đốt được bất kì loại quặng nào Cấu tạo: hình trụ, bên trong lót lớp vật liệu chịu lửa ở phần dưới của lò đặt một bảng để phân phối khí đều trên tiết diện của lò 16 Hoạt động: Người ta thổi không khí qua lưới từ dưới lên với tốc độ giữ cho các hạt quặng chuyển động kiểu lớp sôi trên mặt lưới thép Trong trạng thái lơ lửng quặng FeS2 bị đốt cháy rất nhanh để tạo hỗn hợp khí SO2 Hình sơ đồ công ... khí 24 B Quy trình công nghệ sản xuất acid sunfuric 27 Quy trình sản xuất acid sunfuric theo phương pháp nitroz 27 2 Quy trình sản xuất acid sunfuric theo phương pháp... đại dùng sản xuất acid sunfuric sản phẩm tốt Tính chất vật lý Acid sunfuric Cấu trúc phân tử acid sunfuric Tổng quan Danh pháp IUPAC Tên khác Công thức phân tử Phân tử gam Biểu Acid sunfuric. .. với nước phát triển Công nghiệp sản suất acid sunfuric quan tâm không ngừng cải tiến, đại hóa để tăng suất giảm ô nhiễm môi trường Đó lý chọn đề tài công nghệ sản xuất acid sunfuric Với đề tài