Phương pháp sản xuất axit photphoric

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG HÓA HỌC Ths.Nguyễn Thanh Liêm Lớp D13HPT01 Nhóm 10 THÀNH VIÊN Lâm Thị Mỹ Hồng NHÓM 10 Phạm Thị Hòa Lớp D13HPT01 Nhóm 10 GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Công thức cấu tạo: - Các liên kết H3PO4 liên kết cộng hoá trị có cực - Trong phân tử H3PO4, P có số oxi-hoá + Lớp D13HPT01 Nhóm 10 GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Tính chất vật lý: - Acid photphoric chất rắn tinh thể không màu - Khối lượng riêng 1,87 g/cm - Nhiệt độ nóng chảy 42,350C - Phân huỷ 213 C tan etanol, nước Lớp D13HPT01 Nhóm 10 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 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Tính chất hóa học: - Tính oxi hoá – khử: +2 +5 +3 +6 Fe(OH)3 + H3PO4 = FePO4 + 3H2O - Tác dụng nhiệt: H3PO4 (axit orthophotphoric) Lớp D13HPT01  H2P2O7 (acid điphotphoric)  HPO3 (acid metaphotphori) Nhóm 10 GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 - Tính acid: Khi H3PO4 tan nhiều nước phân ly theo nấc: + H3PO4 ↔ H + H2PO4 K1 = 7.10 + 2H2PO4 ↔ H + HPO4 K2 = 8.10 2+ 3HPO4 ↔ H + PO4 –3 –6 –13 K3 = 4.10  Do H3PO4 đa acid mang đầy đủ tính chất acid Lớp D13HPT01 Nhóm 10 GIỚI THIỆU VỀ H3PO4 • Làm quỳ tím hoá 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 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 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 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID PHOTPHORIC Lớp D13HPT01 Nhóm 10 10 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • • Quặng apatit Lớp D13HPT01 Nhóm 10 Axit sunfuric 98% 15 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 : Cô đặc axít Lớp D13HPT01 Nhóm 10 16 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT Chuẩn bị bùn quặng Sấy, Hạt nghiền (150m) 1.Axit H2SO4 98% hỗn hợp photphat (Axit photphoric Lọc loãng) Phân hủy 85-90 C Giai đoạn Giai đoạn Axit photphoric ngậm ½ H2O Giai đoạn Giai đoạn Kết tinh Cô đặc axit Axit photphoric 52% Axit photphoric loãng Lớp D13HPT01 Nhóm 10 Nguội 55-60 C Lọc Axit photphoric Loại bỏ gíp Gíp ngậm 2H2O Giai đoạn 17 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 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 18 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình: • Hàm lượng P2O5 thấp tiêu chuẩn • Tỷ lệ P2O5 cao tiêu tốn nhiều axit H2SO4 • Hàm lượng MgO cao không tốt • Hàm lượng oxit Fe2O3 + Al2O3 lớn 2-3% giảm suất hiệu suất thu hồi P2O5 • Silic có quặng tác dụng với HF Lớp D13HPT01 Nhóm 10 19 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 mòn théo không 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 mòn kết tủa Lớp D13HPT01 Nhóm 10 20 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 mòn thiết bị • Stronti (Sr) nguyên tố đất dãy lantanoit có số loại quặng photphat gây trở ngại sản xuất axit photphoric Lớp D13HPT01 Nhóm 10 21 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Hàm lượng cao tạp chất độc hại quặng • Nếu quặng có độ cứng cao công 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 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 22 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ 3.1 Nguyên liệu: Nguyên liệu dùng để sản xuất axit photphoric gồm photpho, không 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 không khí • Giai đoạn 3: Ngưng tụ, hấp thụ tạo axít có nồng độ yêu cầu Lớp D13HPT01 Nhóm 10 23 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ Quặng Ca3(PO4)2 nghiền + Bột than Ca3P2 mịn 1500 C tricanxiphotphua + SiO2 + Ca3(PO4)2 dư Pherophotpho P (hơi) + CaO (xỉ) Ngưng tụ Photpho oxit (P4O10) + O2 dư P4 Canxisilicat ( màu vàng) Làm nguội Axit H3PO4 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 24 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ • Phương trình phản ứng: Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2 + 8CO 3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 → 4P4 + 24CaO CaO + SiO2 → CaSiO3 4Ca3(PO4)2 + 4Ca3P2 + SiO2 +8C → 4P4 + 23CaO + CaSiO3 + 8CO↑ P4 + 5O2 → P4O10 + 3025kJ P4O10 + 6H2O → 4H3PO4 + 378kJ Lớp D13HPT01 Nhóm 10 25 Phương pháp Sản xuất axit phương pháp ướt Sản xuất axit phương pháp khô Ưu điểm • • • • Nhược điểm Nhiệt độ phản ứng không lớn Hiệu suất thu hồi photpho cao Nồng độ axit cao, độ tinh khiết cao Ít tiêu tốn nguyên liệu đầu vào • • • • • • Nồng độ axit không cao, độ tinh khiết không lớn Nguyên liệu đầu vào lớn Thải lượng khí HF độc hại Cần cung caaspo nhiệt độ cao 15000C Hiệu suất thu hồi photpho không cao Sản phẩm thải lớn gồm số chất như: CaSiO2, phero photpho… Lớp D13HPT01 Nhóm 10 26 ỨNG DỤNG Lớp D13HPT01 Nhóm 10 27 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 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 28 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 29 [...]... Giai đoạn 1 Axit photphoric ngậm ½ H2O Giai đoạn 4 Giai đoạn 5 Kết tinh Cô đặc axit Axit photphoric 52% Axit photphoric loãng Lớp D13HPT01 Nhóm 10 0 Nguội ở 55-60 C Lọc Axit photphoric Loại bỏ gíp Gíp ngậm 2H2O Giai đoạn 3 17 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Phương trình phản ứng: Ca3(PO4) + CaF2 + 10H2SO4 → 6H3PO4 + 10CaSO4 + nH2O +2HF  Vậy, quá trình sản xuất axit photphoric. .. 10 Axit sunfuric 98% 15 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 2.2 Quy trình sản xuất: • Giai đoạn1 : Chuẩn bị bùn quặng • Giai đoạn 2 : Phân huỷ • Giai đoạn 3 : Kết tinh • Giai đoạn 4 : Lọc • Giai đoạn 5 : Cô đặc axít Lớp D13HPT01 Nhóm 10 16 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT Chuẩn bị bùn quặng Sấy, Hạt nghiền (150m) 1 .Axit H2SO4 98% hỗn hợp photphat (Axit photphoric. .. nguyên liệu chủ yếu để sản xuất là quặng photphat như apatit, và axit sunfuaric Lớp D13HPT01 Nhóm 10 13 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 2.1 Nguyên liệu: Nguyên liệu và hoá chất chính để sản xuất axít photphoric (42%P2O5) gồm: - Quặng photphat(apatít) 32% P2O5 - Axít sunfuric nồng độ 98% Lớp D13HPT01 Nhóm 10 14 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • • Quặng... TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ 3.1 Nguyên liệu: Nguyên liệu dùng để sản xuất axit photphoric gồm photpho, không khí và nước 3.2 Quy trình sản xuất: • Giai đoạn 1: Điều chế phốt pho bằng phương pháp nhiệt hóa học • Giai đoạn 2: Đốt phốt pho với oxi trong không khí • Giai đoạn 3: Ngưng tụ, hấp thụ tạo axít có nồng độ yêu cầu Lớp D13HPT01 Nhóm 10 23 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC. .. ngại trong sản xuất axit photphoric Lớp D13HPT01 Nhóm 10 21 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • Hàm lượng cao của tạp chất độc hại trong quặng • Nếu quặng có độ cứng cao thì công suất nghiền phải lớn hơn Quặng có độ phong hóa và hoạt tính thấp thì cần phải nghiền mịn hơn • Khả năng lọc bùn axit là một trong những đặc tính quan trọng của quặng photphat trong sản xuất axit photphoric. .. → P4O10 + 3025kJ P4O10 + 6H2O → 4H3PO4 + 378kJ Lớp D13HPT01 Nhóm 10 25 Phương pháp Sản xuất axit bằng phương pháp ướt Sản xuất axit bằng phương pháp khô Ưu điểm • • • • Nhược điểm Nhiệt độ phản ứng không quá lớn Hiệu suất thu hồi photpho cao Nồng độ axit cao, độ tinh khiết cao Ít tiêu tốn nguyên liệu đầu vào • • • • • • Nồng độ axit không cao, độ tinh khiết không lớn Nguyên liệu đầu vào khá lớn Thải... SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình: • Hàm lượng P2O5 thấp hơn tiêu chuẩn • Tỷ lệ P2O5 cao thì tiêu tốn nhiều axit H2SO4 • Hàm lượng MgO cao sẽ không tốt • Hàm lượng oxit Fe2O3 + Al2O3 lớn hơn 2-3% thì giảm năng suất và hiệu suất thu hồi P2O5 • Silic có trong quặng sẽ tác dụng với HF Lớp D13HPT01 Nhóm 10 19 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG... 23 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ Quặng Ca3(PO4)2 đã nghiền + Bột than Ca3P2 mịn 0 1500 C tricanxiphotphua + SiO2 + Ca3(PO4)2 dư Pherophotpho P (hơi) + CaO (xỉ) Ngưng tụ Photpho oxit (P4O10) + O2 dư P4 Canxisilicat ( màu vàng) Làm nguội Axit H3PO4 Lớp D13HPT01 Nhóm 10 24 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ • Phương trình phản ứng: Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2... bằng phương pháp trích li là phân huỷ quặng photphorit hoặc quặng aptit bằng axit sunfuric đặc Để thu được H3PO4 có độ tinh khiết cao hơn và nồng độ cao hơn, người ta điều chế bằng phương pháp nhiệt Ca5(PO4)3F+ 5H2SO4+ 2,5H2O  3H3PO4+5CaSO4.0,5H2O+HF (1) 2NH4H2PO4+H2SO4 (NH4)2SO4+2H3PO4 (2) Lớp D13HPT01 Nhóm 10 12 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP 1.2.Nguyên liệu -Nguyên liệu gốc để sản xuất axit. .. PHƯƠNG PHÁP 1.1 Cơ sở lý thuyết: • Trong phòng thí nghiệm: Axit photphoric được điều chế bằng cách dùng HNO3 đặc oxi hóa photpho ở nhiệt độ cao: P + 5 HNO3 → H3PO4 + 5 NO2 + H2O • Trong công nghiệp: - Điều chế H3PO4 bằng cách oxi hoá P trong không khí 4P + 5O2 = 2P2O5 P2O5 + H2O = 2HPO3 Acid metaPhotphoric HPO3 + H2O = H3PO4 Acid octoPhotphoric Lớp D13HPT01 Nhóm 10 11 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP ... TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT • • Quặng apatit Lớp D13HPT01 Nhóm 10 Axit sunfuric 98% 15 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 2.2 Quy trình sản xuất: ... D13HPT01 Nhóm 10 25 Phương pháp Sản xuất axit phương pháp ướt Sản xuất axit phương pháp khô Ưu điểm • • • • Nhược điểm Nhiệt độ phản ứng không lớn Hiệu suất thu hồi photpho cao Nồng độ axit cao, độ... đoạn 17 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