BÀI 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT H3PO4 Các phương pháp SX H3PO4 a) Phương pháp ướt Axit photphoric sản xuất từ fluorapatite, gọi đá phốt phát (3Ca3(PO4)2.CaF2), cách thêm axit sunfuric đậm đặc (93%) chuỗi lò phản ứng khuấy Phản ứng tổng thể biểu diễn sau: Bên cạnh xảy số phản ứng phụ Đây phương pháp phổ biến axit sử dụng sản xuất phân lân (DAP, MAP, SPA) b) Phương pháp nhiệt Nguyên liệu cho phương pháp phốt khơng khí Các phản ứng xảy ra: Axit photphoric q trình nhiệt có độ tinh khiết cao nhiều sử dụng sản xuất hóa chất chất lượng cao, dược phẩm, chất tẩy rửa, thực phẩm… Mô tả giải thích quy trình sản xuất H3PO4 - Photpho vàng nhập xưởng dạng đóng rắn thùng phuy 200 kg, phía ln có lớp nước bảo vệ để ngăn cản tiếp xúc phôtpho với khơng khí - Cơng nhân vận hành dùng Palăng điện nhấc thùng phuy đặt vào thùng nấu chảy để hóa lỏng P tháo P lỏng khỏi thùng - P lỏng từ thùng nấu chảy tháo xuống thùng tinh chế 2B 2A để lắng cặn, sau dùng bơm, bơm lên thùng nén số - P lỏng từ thùng nén số nén vào tháp đốt hấp thụ Tại đây, P bốc cháy khơng khí sinh P2O5 Khí P2O5 sinh hấp thụ dòng axít tuần hồn H 3PO4 80% phun từ thùng 19 xuống Sau trình hấp thụ ta thu axit H 3PO4 đáy tháp với lượng lớn mù axit (có lẫn P2O5 chưa hấp thụ hết) - Axit H3PO4 từ đáy tháp có nhiệt độ 700C - 80oC bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt 12 để hạ nhiệt độ xuống 40oC đưa đài phân phối chung Tại axit phân phối theo đường ống: + Đường ống 1: Phun tuần hoàn vào tháp để hấp thụ mù axit, nâng cao nồng độ axit đầu + Đường ống 2: Phun tuần hoàn vào đường ống dẫn mù axit khỏi tháp để tiếp tục hấp thụ thêm lượng mù axit trước vào ventury + Đường ống 3: Dẫn axit tuần hoàn lên thùng cao vị 19 để hoà trộn với axit 35% lấy từ thùng 13, sau axit phun vào tháp để hấp thụ P2O5 + Đường ống 4: Dẫn axit có nồng độ đạt 85% qua phận lọc 16 để loại bỏ cặn đưa vào thùng chứa sản phẩm - Mù axit sinh tháp qua ống dẫn đến ventury Tại mù axit hoà trộn với giọt axit 35% phun vào ventury từ thùng chứa 13, tạo thành giọt lỏng axit lớn, chảy vào tháp tách giọt với lượng dư mù axit - Trong tháp tách giọt 7, lượng dư mù axit khí P 2O5 lên hấp thụ vào dòng axit 35% chảy từ đỉnh tháp xuống, dòng axit lỏng ngưng tụ chảy từ xuống thùng 13 Mù axit P2O5 chưa hấp thụ tháp quạt hút vào đáy tháp tách mù - Tại tháp tách mù khí từ lên qua lõi lọc sợi bơng thủy tinh khí khơng ngưng quạt hút dẫn đến tháp đệm (đệm sứ), để tiếp tục ngưng tụ khí Khí khơng ngưng phóng trực tiếp ngồi mơi trường Axit lỗng ngưng tụ bơm tuần hoàn lại tháp để tiếp tục hấp thụ Giải thích chi tiết thiết bị dây chuyền sản xuất H3PO4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng (Plate Heat Exchanger, gọi tắt PHE) thiết bị làm mát công nghiệp, cấu tạo với nhiều kim loại mỏng làm kín gioăng cao su (hoặc hàn kín mối hàn hợp kim) giúp ngăn hai dòng lưu chất nóng lạnh Hai dòng lưu chất nóng lạnh chảy xen kẽ với tấm, dập rãnh để tạo nên dòng chảy rối cho hai lưu chất nhằm đạt suất trao đổi nhiệt lớn 43 21 53 31 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng Khung cố định Khung ép Các trao đổi nhiệt Các đầu dẫn dung dịch vào Các bu lông đai ốc siết 41 31 21 Dòng chảy thiết bị trao đổi nhiệt dạng Dòng axit nóng (1) vào chảy qua trao đổi nhiệt (màu đỏ), dòng nước bơm vào ống (3) chảy vào trao đổi nhiệt (màu xanh) Các trao đổi nhiệt màu đỏ có cấu tạo gioăng cao su cho phép dòng axit nóng chảy lên bề mặt tương tự với trao đổi nhiệt màu xanh Tại đây, axit nóng làm mát nước Dòng axit nước sau trao đổi nhiệt đưa qua ống (2) với axit (4) với nước Ưu điểm thiết bị trao đổi nhiệt dạng - Sử dụng nước có sẵn từ tháp giải nhiệt môi chất lạnh khác hệ thống sản xuất để làm nguồn nhiệt lạnh - Công suất trao đổi nhiệt thay đổi sau thiết kế (bằng cách lắp thêm trao đổi nhiệt) - Có thể sử dụng bơm đường ống có sẵn hệ thống Tăng cơng suất cơng suất trao đổi nhiệt, giảm cơng suất bơm kích thước ống - Nguồn lạnh đầu vào khơng cần xử lý, khơng u cầu mức độ Có thể hóa chất (axit, chất trợ dung, glycol, nước khống, nước biển) - Dễ dàng tháo lắp, vệ sinh trao đổi nhiệt dạng kết cấu Các trao đổi nhiệt sau vệ sinh - Tuổi thọ cao (Lên tới 20-30 năm tùy điều kiện làm việc) - Giá thành thấp trao đổi nhiệt dạng ống chùm, ống xoắn, kích thước nhỏ (với dải cơng suất) - Dễ dàng thay phụ kiện kết cấu tháo rời - Dễ dàng tích hợp hệ thống ... lượng mù axit trước vào ventury + Đường ống 3: Dẫn axit tuần hoàn lên thùng cao vị 19 để hoà trộn với axit 35% lấy từ thùng 13, sau axit phun vào tháp để hấp thụ P2O5 + Đường ống 4: Dẫn axit có... cặn đưa vào thùng chứa sản phẩm - Mù axit sinh tháp qua ống dẫn đến ventury Tại mù axit hoà trộn với giọt axit 35% phun vào ventury từ thùng chứa 13, tạo thành giọt lỏng axit lớn, chảy vào tháp... với lượng dư mù axit - Trong tháp tách giọt 7, lượng dư mù axit khí P 2O5 lên hấp thụ vào dòng axit 35% chảy từ đỉnh tháp xuống, dòng axit lỏng ngưng tụ chảy từ xuống thùng 13 Mù axit P2O5 chưa