Sản xuất acid photphoric

SẢN XUẤT ACID PHOTPHORIC
Quy trình sản xuất
1. Phương pháp khơ ( nhiệt luyện) :
Sản xuất photpho

Dùng than khử Canxiphotphat ở nhiệt độ 1400 độ C
Ca3(PO4)2 + 5C + 2SiO2 = 2P + 5CO +3Ca2SiO2
Phản ứng này được thực hiện trong lị điện Photpho tạo thành thăng hoa cùng CO
Quy trình sơ đồ trên:
Photpho thiên nhiên và than được nghiền và sấy riêng biệt rồi đem trộn đưa vào lò điện kín (1).
Trong lị có SiO2 và quặng Photphat theo tỷ lệ SiO2 /CaO ( 0,85-0,9/1)
Sản phẩm tạo thành trong lò điện là hơi photpho và khí CO, xỉ và một số oxit (Al2O3, MgO...)
Hiệu suất tạo thành photpho thăng hoa khoảng 88-92%. Hỗn hợp khí ra khỏi lị điện có nhiệt
độ 250-3000C được đưa vào hệ thống thiết bị ngưng tụ thành những giọt lỏng chảy xuống bể
chứa (3). Hiệu suất ngưng tụ đạt khoảng 96%.
Để làm sạch photpho người ta đưa nó vào thùng gia nhiệt (4). Photpho nặng sẽ lắng xuống đáy,
còn các tạp chất cùng với nước sẽ tạo thành bùn nổi lên trên.
Sản xuất H3PO4 bằng pp nhiệt luyện:
Điều chế H3PO4 bằng cách oxi hóa photpho trong khơng khí:
4P + 5O2 = 2P2O5
2P2O5 + H2O = 2HPO3
HPO3 + H2O = H3PO4
Photpho rắn được đưa vào thùng (1) để nấu chảy bằng hơi nước. Sau đó, photpho được đưa
lên thùng cung ứng (2) rồi đưa qua thùng hỗn xung (3) để vào vịi phun (4) của buồng đốt
(5) làm bằng gạch chịu acid. Photpho cháy trong không khí tạo thành P2O5 và H3PO4 qua ống


dẫn khí (6) vào tháp hydrat hóa (7). Nước hoặc acid loãng được phun trong ống (8) vào tháp.
Trong tháp (7) thì P2O5 chuyển hóa hồn tồn thành H3PO4.
Tùy theo điều kiện nhiệt độ hơi nước, chúng được hydrat hóa thành H3PO4 hoặc các acid
polyphotphoric ( H4P2O7, H5P3O10, H6P4O13) H3PO4 được lấy ra khỏi tháp với nồng độ 45 (

hiệu suất khoảng 60%).
Một phần tồn tại dưới dạng mùn theo đường ống (9) vào tháp lọc điện (10) có điện cực
ngưng tụ (11) bằng than và điện cực phóng điện (12) bằng bạc làm việc ở nhiệt độ 1500C và
ngưng tụ tới 90 (90% acid có trong thùng).

2. Phương pháp ướt ( trích ly)
Trong phương pháp này, acid phtphoric được tạo ra do phản ứng giữa axit sunfuric (H2SO4)
với quặng phốt phát. Gồm 5 công đoạn:
 Công đoạn 1: chuẩn bị bùn quặng
Trong hố quặng photphat được trộn với nước để chuẩn bị bùn quặng với nồng độ gần 40%
trọng lượng.
 Công đoạn 2: Phân hủy
Bùn quặng photphat được cấp vào thiết bị trộn sơ bộ và bị phân hủy một phần bằng acid
sunfuric được pha loãng từ 98% đến 70-80% trọng lượng và acid photphoric được lấy ra từ
công lọc.Hỗn hợp được chuyển tới thiết bị phân hủy photphat để tạo thành axit photphoric.
Điều khiển nhiệt độ bằng cách thổi khơng khí trên bề mặt bùn qua một số ống và giữ nhiệt
độ khoảng 850-9000C, khoảng 80% lượng photphat được phân hủy.
Acid photphoric ngậm 0,5 nước là chất không ổn định được đưa vào công đoạn tiếp theo.
 Công đoạn 3: Kết tinh
Khi ra khỏi thiết bị cuối cùng, bùn nóng được đưa ra khỏi thiết bị kết tinh liên tục qua máng
chảy tràn trong thiết bị kết tinh được làm nguội ở nhiệt độ 55-600C bằng cách thổi khơng khí


để đạt nhiệt độ bùn tối ưu cho kết tinh và hidrat hóa gisp ngậm 0.5 H2O chuyển thành ngậm
2H2O (CaSO4.2H2O).
Cuối cùng thu được axit photphoric chứa 28-30% P2O5 và CaSO4.2H2O có chất lượng như
mong muốn.
 Cơng đoạn 4: Lọc
Ra khỏi thiết bị kết tinh, bùn được bơm đi lọc gồm 3 bậc lọc để tách bùn ra khỏi axit
photphoric lẫn CaSO4.2H2O.

 Công đoạn 5: Cô đặc acid photphoric
Acid photphoric điều chế bằng phương pháp trích ly có nồng độ khoảng 18-23% nên thường
được cô đặc đến nồng độ 38-40%
3. So sánh hai phương pháp
Phương pháp
Phương pháp ướt

Ưu điểm
- Nhiệt cung cấp cho phản ứng
không quá lớn khoảng 850-9000C
- Hiệu suất thu hồi photpho cao
khoảng 98%

Nhược điểm
- Nồng độ axit sản phẩm không cao,
độ tinh khiết không quá lớn
- Nguyên liệu đầu vào khá lớn
(1.33 tấn phophat và 1.19 tấn H2SO4
sản xuất được 1 tấn axit H3PO4)
- Thải ra lượng khí HF độc hại

Phương pháp khơ

- Nồng độ axit sản xuất ra CaO2
sản phẩm có độ tinh khiết lớn.
- Tiêu tốn ít nguyên liệu đầu vào
hơn

- Cần cung cấp nhiệt độ cao trên 15000C
- Hiệu suất thu hồi photpho không

cao ( trung bình đạt 91%)
- Sản phẩm thải khá lớn ( khoảng 9%)
gồm các chất như: ferophotpho,
CaSiO3, bay theo khí lò...