toăn bộ sản phẩm chảy lỏng. Người ta dùng một tia nước lạnh có âp suất cao lăm lạnh đột ngột sẽ tạo ra Ca3(PO4)2 có cấu tạo tinh thể giống thủy tinh, đặc biệt dễ hòa tan trong môi trường của đồng đất chua.
Ở nước ta có nhiều cơ sở sản xuất loại phđn năy như công ty phđn lđn Văn Điển, công ty phđn lđn Ninh Bình, Xí nghiệp phđn lđn Bắc Giang…
2. Quâ trình sản xuất
Có thể chia quâ trình sản xuất phđn lđn nung chảy thănh 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: đem trộn câc nguyín liệu theo tỷ lệ đê tính toân sẵn. Tỷ lệ đó thường lă:
MgO MgO + CaO
--- = 2:3 ; --- = 1,8 : 2,7 P2O5 SiO2
Cho phối liệu văo lò nung ở nhiệt độ 1450-15000C, phối liệu sẽ chảy lỏng vă xảy ra phản ứng
2Ca5F(PO4)3 + SiO2 + H2O = 3Ca3(PO4)2 + CaSiO3 + 2HF Nếu trong phối liệu có chứa than, sẽ xảy ra phản ứng phụ:
2Ca5F(PO4)3 + 10C + 6SiO2 = 6CaSiO2 + P4 + 10CO
Đem lăm lạnh đột ngột sản phảm nóng chảy bằng dòng nước có âp lực 3-4atm để tạo thănh hạt tinh thể
- Giai đoạn 2: Sấy vă nghiền hạt tinh thể thănh sản phẩm ở dạng bột.
- Giai đoạn3: Thu hồi khí fluor bằng câch dùng sữa vôi hấp thụ.
§2. SẢN XUẤT PHĐN ĐẠM
Trong 3 loại phđn khoâng chính lă đạm, lđn, kali thì phđn đạm có tốc độ phât triển cao nhất đồng thời cũng chiếm một tỷ trọng cao nhất trong sản lượng phđn bón thế giới.
Phần lớn phđn đạm được sử dụng ở dạng rắn, trong đó khoảng 80% ở dạng phđn đơn vă 20% ở dạng phđn phức hợp. Loại phđn đơn chủ yếu lă amôn nitrat vă urí. Nguyín tố dinh dưỡng tồn tại trong chúng lă ion amôn (NH4+), nitrat (NO3
- ), vă nhóm amin (NH2). Tất cả câc loại phđn đạm đều hòa tan trong nước vă thực vật hấp thụ tốt, dễ dăng ngấm sđu văo đất.
Thực tế mọi loại phđn đạm đều sản xuất từ amoniac, mă giâ amoniac chiếm khoảng 60-75% giâ thănh phđn đạm. Do đó chi phí sản xuất một tấn phđn đạm câc loại đều gần bằng nhau.
I. SẢN XUẤT AMONI NITRAT
Amoni nitrat chứa 35% nitơ, lă một trong những loại phđn đạm thường dùng. Nó có thể dùng cho bất kỳ loại đất năo vă bất kỳ loại cđy cối năo. Nhược điểm cơ bản của loại phđn năy lă có khả năng gđy nổ rất mạnh, nín khó bảo đảm an toăn trong quâ trình sản xuất, tăng trữ vă vận chuyển. Bín cạnh đó nó dễ hút nước vă khi
thay đổi nhiệt độ dễ chuyển một phần thănh dạng tinh thể, độ hút nước căng tăng nín dễ vón cục.
Amon nitrat có thể sản xuất theo hai phương phâp: phương phâp bốc hơi vă phương phâp không bốc hơi.
Hiện nay người ta thường dùng phương phâp bốc hơi. - Nguyín tắc sản xuất dựa văo phản ứng
NH3 + HNO3 = NH4NO3 H < 0
Đđy lă phản ứng dị thể, tỏa nhiệt. Nhiệt của phản ứng được sử dụng lăm bay bớt nước trong dung dịch NH4NO3.
Axit nitric có nồng độ 45-50% vă amoniac 60-80%, âp suất 2,5- 3,8 atm được đưa văo thiết bị.
Thiết bị thực hiện phản ứng trín được mô tả như hình V.2. Đó lă thiết bị có cấu tạo hình trụ. Trong lòng hình trụ lớn lại có một hình trụ nhỏ đặt đồng tđm, hình trụ năy lă vùng thực hiện phản ứng của NH3 với HNO3. Sản phẩm chảy trăn ra không gian giữa hai hình trụ vă bay bớt hơi nước lăm cho nồng độ dung dịch NH4NO3 tăng lín.
Khí NH3 vă HNO3 được dẫn văo hình trụ nhỏ theo câc đường ống riíng (hình V.2).
Dung dịch NH4NO3 ra khỏi thiết bị trung hòa mới chỉ đạt khoảng 63 - 64%. Phải qua giai đoạn cô đặc trong câc thiết bị đặc biệt, dung dịch amoniac mới đạt tới nồng độ 98,5%. Sau đó lăm nguội dung dịch để tạo thănh NH4NO3 ở dạng tinh thể, hoặc tạo hạt amoni nitrat. Cuối cùng phải sấy sản phẩm cho tới độ ẩm từ 0,9 - 1% trước khi đóng bao.
Hình V.2. Thiết bị trung hòa HNO3 bằng NH3
1. Vỏ ; 2. Vùng trung hòa ; 3. Dd NH4NO3 3 2 1 HNO3 NH3 Hơi nước dd HNO3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
II. SẢN XUẤT AMONI SUNPHAT
Amoni sunphat chứa 21% nitơ, ít hút ẩm vă kết khối, nhưng bón nhiều năm sẽ lăm cho đất bị chua.
(NH4)2SO4 được sản xuất theo phản ứng: 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
Amoniac có thể lấy từ nhiều nguồn khâc nhau: hoặc NH3 tổng hợp từ H2 vă N2, hoặc NH3 sinh ra trong quâ trình sản xuất than cốc.
Quâ trình sản xuất (NH4)2SO4 cũng qua câc giai đoạn tương tự như sản xuất NH4NO3.
III. SẢN XUẤT URE
Ure [(NH2)2CO] có dạng tinh thể hoặc dạng hạt. Nó lă loại phđn đạm có giâ trị nhất vă được sử dụng rộng rêi nhất, chứa 46% nitơ. Ure hòa tan nhiều trong nước, một phần tạo thănh amôn cacbamat. Trong điều kiện nhiệt độ vă độ ẩm thông thường urí không hâo nước, còn khi độ ẩm không khí cao (95%) thì urí hâo nước mạnh. Nó ít vón cục, không chây nổ.
Ngoăi tâc dụng lăm phđn bón, ure còn dùng để điều chế nhựa formandehyt, sản xuất chất dẻo, keo dân, tẩm gỗ, sợi tổng hợp vă còn lăm thức ăn cho trđu bò.
- Nguyín tắc sản xuất được dựa theo phản ứng CO2 + 2NH3 = CO(NH2)2 + H2O Trín thực tế quâ trình năy gồm 2 giai đoạn
2NH3 + CO2 = NH2COONH4 (Cacbamat) Sau đó ở nhiệt độ cao
NH2COONH4 = CO(NH2)2 + H2O
Tại công ty phđn đạm Bắc Giang âp dụng quâ trình sản xuất năy. - Dđy chuyền sản xuất được mô tả ở hình V.3.
Amoniac từ thùng chứa (1) qua thiết bị lọc (2), được bơm (3) nĩn tới âp suất 200 atm. Văo thâp tổng hợp urí (4) sau khi được gia nhiệt trong thâp truyền nhiệt (5). Tương tự khí cacbonic từ bể chứa qua thiết bị lọc (6) để tâch câc tạp chất cơ học,
được mây nĩn (7) nĩn đến 200 atm văo thâp (4). Quâ trình thực hiện trong thâp (4) ở âp suất 200 atm vă nhiệt độ 180-2000C với hiệu suất tạo thănh ure khoảng 62%.
Hình V.3. Qui trình công nghệ sản xuất ure theo phương phâp chưng hai cấp
1. Thùng chứa amoniac lỏng; 2,6. Thiết bị lọc; 3,11. Bơm amoniac; 4. Thâp tổng hợp ure; 5. Thiết bị gia nhiệt amoniac; 7. Thâp nĩn khí CO2,
8. Thâp chưng lần thứ nhất; 9. Thâp tâch phđn đoạn; 10. Thâp ngưng tụ amoniac; 12. Thâp chưng lần thứ hai
13. Thiết bị trao đổi nhiệt
Sản phẩm nóng chảy (chứa 35% ure, 35% amoniac, khoảng 25% amon cacbamat vă 10% nước) ở thâp (4) ra được giảm âp suất xuống 18-25 atm đưa văo thâp chưng lần thứ nhất (8), thâp được gia nhiệt bằng hơi nước. Phần lớn amoniac dư, một ít khí cacbonic vă hơi nước bay hơi. Hỗn hợp khí bay ra được đưa văo thâp tâch phđn đoạn (9) tưới bằng amoniac lỏng vă bằng nước. Hơi nước vă một phần amoniac ngưng tụ. Câc muối amon cũng hòa tan trong nước amoniac. Dung dịch từ thâp (9) ra được đưa trở lại thâp (8) hoặc đưa văo công đoạn xử lý khí chưng. Khí bay ra chứa khoảng 40% amoniac, khí cacbonic, hơi nước vă nitơ được đưa văo câc thâp ngưng tụ amoniac (10) lăm lạnh bằng nước rồi bằng amoniac lỏng. Amoniac ngưng tụ một phần được bơm (11) đưa văo thâp (9) còn phần lớn được đưa văo bể
Pha lỏng ở thâp chưng (8) ra chứa 46-47% ure, 25% amon cacbamat, 13-14% nước vă 15-16% amoniac. Hỗn hợp nóng chảy năy được giảm âp suất xuống 4 atm đưa văo thâp (12) chưng lần thứ hai ở nhiệt độ 1500C.
Ở đđy cacbamat chưa phản ứng vă câc muối amôn khâc được phđn hủy thănh amoniac vă khí cacbonic. Để quâ trình phđn hủy được hoăn toăn người ta còn cho thím hơi nước văo thâp. Hỗn hợp khí ở thâp (12) ra (chứa 56-57% NH3, 32-33% CO2 vă 10-11% hơi nước) được tâch riíng NH3 vă CO2 để tuần hoăn trở lại. Còn pha lỏng chứa trín 65% ure được đưa đi cô đặc.
Dung dịch ure được cô đặc đến 99,5% rồi đưa văo thâp tạo hạt. Sản phẩm ở thâp tạo hạt ra được đưa văo kho rồi đóng thănh bao 40-50kg.
CĐU HỎI
V.1. So sânh thănh phần, tính chất, phương phâp chế tạo phđn lđn Supephophat vă phđn lđn thủy tinh.
V.2. Trình băy quâ trình sản xuất câc loại phđn đạm.
Chương VI
CÔNG NGHIỆP SILICAT
Những vật liệu vă sản phẩm của ngănh silicat có những tính chất kỹ thuật với giâ trị rất khâc nhau. Phần lớn câc tính chất qủ giâ của silicat có được lă nhờ phđn tử của chúng có cấu trúc đặc biệt bởi nhóm tứ diện SiO4. Đặc trưng đối với cấu tạo năy lă sự liín kết rất bền vững giữa ion Si4+ vă ion O2
-
lăm cho silicat có tính cứng rắn vă khả năng khó nóng chảy. Ngoăi ra silicat còn có độ bền hóa, độ chịu lửa lớn. So với câc vật liệu khâc, vật liệu silicat rẻ tiền lại dễ kiếm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I. NGUYÍN LIỆU
Nguyín liệu dùng để nấu thủy tinh được chia thănh: nguyín liệu chính vă nguyín liệu phụ.
Nguyín liệu chính gồm có:
- Cât (SiO2) lă thănh phần chủ yếu của câc loại thủy tinh công nghiệp, chiếm từ 60 - 70%. Trong cât thường còn chứa câc oxit khâc như CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3. Nếu hăm lượng của Fe2O3 cao sẽ lăm cho thủy tinh có mău lăm giảm độ truyền ânh sâng. Thủy tinh thông thường đòi hỏi cât chứa Fe2O3 không vượt quâ 0,2%, thủy tinh cao cấp không vượt quâ 0,1%.
SiO2 trong thủy tinh có tâc dụng lăm tăng độ bền hóa, cơ, nhiệt thủy tinh, nhưng hăm lượng SiO2 trong nguyín liệu căng cao thì căng khó nấu.
- Hăn the (NaB2O7.10H2O), ở nhiệt độ cao hăn the bị phđn hủy cung cấp cho thủy tinh B2O3 (bo oxit). Oxit năy lăm giảm hệ số giên nở của thủy tinh, tăng độ bền hóa, độ bền nhiệt. Nó thường được dùng cho thủy tinh trong phòng thí nghiệm, bóng đỉn.
- Al2O3 lăm tăng độ bền của thủy tinh, nhưng cũng lăm cho quâ trình nấu chảy khó khăn vă giảm sự giên nở của thủy tinh.
- Xôđa (Na2CO3) cung cấp Na2Ocho thủy tinh. Lăm dễ dăng quâ trình nấu vă khử bọt của thuỷ tinh, nếu Na2Onhiều sẽ lăm giảm độ bền cơ học.
- BaO vă PbO lăm cho thủy tinh có trọng lượng riíng lớn, chiết suất cao, ânh đẹp do đó được dùng trong việc sản xuất thủy tinh quang học. Hăm lượng PbO cao có thể tạo ra ngọc thạch nhđn tạo để lăm đồ trang sức.