Tìm hiểu công nghệ sản xuất axit sunfuric và các dòng thải đặc trưng

Tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện KH CN Môi tr-ờng
---------------------

Bài tập chuyên đề
môn: Các quá trình sản xuất cơ bản

Tên chuyên đề:

Tìm hiểu công nghệ sản xuất axit sunfuric
Và Các dòng thải đặc tr-ng

Nhóm thực hiện:
- Nguyễn Thu Trang
- Trần Thị Hiền
- Mai Thị Thu
- Nguyễn Trần H-ng
Lớp: Công nghệ môi tr-ờng - K51

Hà Nội, 10/2008

1

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Mục lục

Giới thiệu 3
A. Đặc điểm và tình hình sản xuất axit sunfuric
4

B. Vấn đề sử dụng nguyên nhiên vật liệu và năng l-ợng
10
C. Công nghệ sản xuất axit sunfuric
16
D.1 Vấn đề môi tr-ờng của công nghệ sản xuất
33
D.2 Giải pháp giải quyết ô nhiễm
41
Tài liệu tham khảo..49

2

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Giới thiệu

Axit sunfuric là một loại hóa chất đà đ-ợc biết đến từ lâu trong lịch sử loài
ng-ời (từ thế kỉ thứ 9 bởi ng-ời đ-ợc coi là đà phát hiện ra chất này-nhà giả
kim thuật Hồi giáo Ibn Zakariya al-Razi (Rhases))
Axit sunfuric đ-ợc sử dụng rộng rÃi trong các ngành khác nhau của nền kinh
tế quốc dân. Nó là sản phẩm quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóa học.
Công nghệ sản xuất axit sunfuric, do đó, là phổ biến và rất quan trọng trong
nền sản xuất.
Trong chuyên đề này, chúng tôi xin đề cập đến những vấn đề nh- sau:
A. Đặc tính của axit sunfuric, tình hình sản xuất trên thế giới và tại Việt Nam
{do sinh viên Trần Thị Hiền trình bày}
B. Vấn đề sử dụng nguyên nhiên vật liệu và năng l-ợng của công nghệ sản
xuất
{do sinh viên Mai Thị Thu trình bày}

C. Công nghệ sản xuất axit sunfuric
{do sinh viên Nguyễn Trần H-ng trình bày}
D. Vấn đề môi tr-ờng của công nghệ sản xuất axit sunfuric và một số giải
pháp giải quyết ô nhiễm
{do sinh viên Nguyễn Thu Trang trình bày}
Sau đây là nội dung chi tiÕt.

3

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


A.ĐặC ĐIểM Và VAI TRò CủA AXIT SUNFURIC
Đặc điểm:
H2SO4 là axit hoạt tính mạnh
Chất lỏng, không màu
Kết tinh ở nhiệt độ 10,450C, sôi ở nhiệt độ 296,20C
H2SO4 hòa tan SO3 gäi lµ oleum (20, 25, 30,35  65% SO3). Thùc tế hay sản
xuất oleum vì có thể tạo axit với nồng độ khác nhau
Vai trò :
Hầu nh- mọi ngành sản xuất hóa học trên thế giới đều trực tiếp hoặc gián
tiếp sử dụng axit sunfuric. Chúng ta có thể bắt gặp axit này trong các ngành
sản xuất phân bón(Supephotphat,amoniphotphat),thuốc trừ sâu,chất giặt rửa
tổng hợp,tơ sợi hoá học,chất dẻo,sơn màu,phẩm nhuộc,d-ợc phÈm,chÕ biÕn
dÇu má,v,v…..Cã thĨ nãi axit sunfuric cđa mét qc gia là một chỉ số tốt về sức
mạnh công nghiệp của quốc gia đó. Vai trò quan trọng đó đ-ợc thể hiện rất cụ
thể thông qua tình hình sản xuất axit sunfuric trên thế giới và trong n-ớc.

Tình hình sản xuất axit Sunfuric trên thế giới:
Bới những đặc tính quan trọng của axit sunfuric và nhu cầu lớn của nền sản

xuất công nghiệp hóa học mà sản l-ợng axit này trên thế giới ngày càng tăng.
D-ới đây là biểu đồ thể hiện
sự gia tăng đó:
200

165

150
100
100
47

50
4.2

18.8

0

4

1900 1937 1960 1986 2001 Nm

Sn lượng axit
sunfuric
LUAN VAN CHAT LUONG
download
: add

Trong đó Mỹ đ-ợc coi là một trong những n-ớc sản xuất axit sunfuric lớn
nhất trên thế giới. Đây là đồ thị về sản l-ợng axit sunfuric mà Mỹ đà sản xuất
ở những thập niên tr-ớc:

Theo Vn Express, hiện nay Trung Quốc cũng đ-ợc coi là n-ớc sản xuất
H2SO4 lớn trên thế giới. ở n-ớc này ph-ơng pháp sản xuất đi từ quặng pyrit là
chủ yếu. Theo Hiệp hội axit Trung Quốc năm 2003 Trung Quốc đà v-ợt Mỹ
trở thành đứng đầu thế giới về sản xuất axit sunfuric với sản l-ợng 33,7 triệu
tấn. Sau đó đến năm 2004 sản l-ợng đà tăng lên 35 triệu tấn.
Trong những năm 1995- 2005, tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới đà tăng
29% bất chấp viêc giảm 20% trong những năm 1988-1993.Theo đánh giá của
các nhà chuyên môn thì tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới sẽ tăng khoảng
2,6% trong giai đoạn 2005 2010 nếu tình hình phát triển kinh tế trên thế giới
vẫn ổn định nh- hiện nay. Các n-ớc XHCN ở Châu á vẫn là thị tr-ờng chính,
chiếm khoảng 23% l-ợng tiêu thụ trên thế giới, tiếp theo là Mỹ tiêu thụ
khoảng 20%. Các n-ớc ở Châu Phi, Trung và Nam Mỹ, Tây Âu tiêu thụ
khoảng 10%. Trong năm 2005, cả thế giới tiêu thụ hết khoảng 190 triệu tần
axit sunfuric t-ơng đ-ơng với giá trị là 10 tỉ USD. D-ới đây là :

5

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Biểu đồ tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới trong năm 2005

Tình hình sản xuất axit sunfuric trong n-ớc:
ở Việt Nam axit sunfuric cũng đ-ợc sản xuất rất rộng rÃi để phục vụ cho nền
công ngiệp hóa học n-ớc nhà. Có thể kể đến 3 công ty sản xuất axit sunfuric
lín trong n-íc (sè liƯu lÊy tõ trang web cđa Sở khoa học công nghệ Bến Tre),

đó là:
Nhà máy Supephotphat Lâm Thao Phú Thọ: sản xuất
H2SO4 đi từ quặng pyrit phèi trén víi l-u huúnh hãa láng nhËp khÈu. Chỉ
bằng việc thay đổi tỉ lệ phối trộn nguyên liệu kết hợp cải tiến công nghệ đốt lò,
nhà máy đà biến công nghệ cũ của Liên Xô thành dây chuyền sản xuất H2SO4
ch-a từng có, tận dụng nguồn nguyên liệu pyrit trong n-ớc và giảm triệt để
chất thải gây ô nhiễm. Nhờ đó từ năm 1995 trở lại đây sản l-ợng axit sunfuric
luôn đạt 360 tấn /ngày, bụi xỉ bay ra giảm xuống tới mức tiêu chuẩn và xỉ thải
giảm từ 280 tấn xuống 80 tấn /ngày, thu hồi đ-ợc toàn bộ l-ợng axit phải thải

6

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


bỏ tr-ớc đây. Tại đây H2SO4 đ-ợc sản xuất theo ph-ơng pháp tiếp xúc, chất
xúc tác để oxi hóa SO2 thành SO3 là vanađi oxit.
Nhà máy Supe lân Long Thành Bến Tre hàng năm sản
l-ợng H2SO4 đạt khoảng 80.000 tấn /năm với nguyên liệu là quặng sulfua sắt,
sản xuất theo ph-ơng pháp tiếp xúc (chất xúc tác là V2O5). Theo báo cáo của
công ty Phân bón miền Nam, mặc dù giá l-u huỳnh nguyên liệu tăng mạnh
nh-ng để đáp ứng nhu cầu tăng đột biến, Nhà máy Supephotphat Long Thành
thuộc Công ty vẫn đẩy mạnh sản xuất axit sunfuric ngay từ những ngày đầu
năm. Tính đến 25/1/2008 nhà máy đà sản xuất gần 7000 tấn axit sunfuric, đạt
trên 10% kế hoạch cả năm và tăng gấp trên 3 lần so với cùng kỳ năm 2007.
Nhà máy hóa chất Tân Bình sản xuất H2SO4 kĩ thuật đi
từ nguyên liệu l-u huỳnh theo ph-ơng pháp tiếp xúc. H2SO4 tinh khiết đ-ợc
sản xuất bằng cách ch-ng cất H2SO4 kĩ thuật
.Ngày 12/6/2008 trang www.vinachem.com.vn đà viết: Theo báo cáo của Ban
Kế hoạch - Kinh doanh Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam (TCT HCVN), để

đáp ứng đủ axit cho sản xuất phân lân và nhu cầu thị tr-ờng, từ đầu năm đến
nay các đơn vị sản xuất vẫn đảm bảo tốt tiến độ sản xuất axit sunfuric trên cơ
sở vận hành thiết bị cao tải, chuẩn bị đủ nguyên liệu (l-u huỳnh) cho sản xuất.
Trong thời gian qua giá l-u huỳnh đà tăng cao đột biến, lên mức 700-800
USD/tấn đà trực tiếp tác động mạnh đến giá thành sản phẩm axit, điều này
làm các nhà sản xuất gặp rất nhiều khó khăn về vốn, về hạch toán sản xuất,
nhất là khi axit đ-ợc sử dụng trong sản xuất phân lân, sẽ làm đội giá sản phẩm
phân lân trong bối cảnh phân bón phải thực hiện bình ổn giá theo chỉ đạo
chung. Ngoài ra, giá thành axit cao cũng sẽ ảnh h-ởng đến các ngành khác
nh- sản xuất ắcquy chì, sản xuất phèn nhôm và nhiều sản phẩm khác.
Tính đến 5/6/2008, ba đơn vị sản xuất axit sunfuric của TCT đà thực hiện đ-ợc
sản l-ợng axit t-ơng đ-ơng 47% kế hoạch cả năm, tăng 20,5% so với cùng kỳ
năm 2007. Trong đó trên 80% đ-ợc sử dụng trong sản xuất phân bón. L-ợng

7

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


axit th-ơng phẩm cũng đạt trên 47% kế hoạch cả năm, tăng gần 8% so với
cùng kỳ năm 2007.
SƠ LƯợC Về CáC CÔNG NGHệ SảN XUấT AXIT SUNFURIC:
Có 2 ph-ơng pháp:
Ph-ơng pháp tiếp xúc: dùng V2O5 hoặc K2O làm xúc tác
Ph-ơng pháp tháp: dùng NO làm xúc tác, xảy ra trong tháp đệm
-Ph-ơng pháp tiếp xúc cho nồng độ axit cao (98 99%), tuy nhiên chi phí cao.
Trong ph-ơng pháp tiếp xúc bao gồm: ph-ơng pháp tiếp xúc đơn và tiếp xúc
kép. Ngày nay trên thế giới và trong n-ớc sử dụng chủ yếu ph-ơng pháp tiếp
xúc kép với xúc tác là V2O5
-Ph-ơng pháp tháp: chi phí đầu t- đơn giản nh-ng nồng độ axit chỉ đạt 70

75%. Ph-ơng pháp này chỉ đ-ợc dùng trong tr-ờng hợp sản xuất hỗn hợp axit
sunfuric và nitric.
Dù đi từ nguồn nguyên liệu nào thì quá trình sản xuất H2SO4 cũng tiến hành
theo 4 giai đoạn chính:
-Tạo SO2 bằng cách đốt nhiên liệu chứa S
-Tinh chế khí (làm sạch tạp chất có trong khÝ)
-Chun hãa SO2 thµnh SO3
-HÊp thơ SO3 b»ng H2O tạo H2SO4

B.Đặc điểm sử dụng nguyên nhiên vật liệu và năng
l-ợng trong công nghệ sản xuất axit sunfuric.

8

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


1. Nguyên liệu:
+) Nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric rất phong phú bao gồm l-u huỳnh
và các hợp chất của nó. Theo thống kê, sản l-ợng axit sunfuric trên thế giới
đ-ợc sản xuất từ các nguồn nguyên liệu nh- sau:
-L-u huỳnh nguyên chất
-Quặng pirit FeS2, chứa 30-50% S, lẫn nhiều tạp chất và thành phần
khác.
-Các nguồn chất thải chứa S ( các nguồn khí thải nh- H2S, SO2, axit
sunfuric thải.)
-Thạch cao.
a) L-u huỳnh nguyên chất:
- S là một trong những nguyên tố có nhiều trong tự nhiên. S chiếm 0,1%
khối l-ợng vỏ trái đất. S đ-ợc đánh giá là một trong những nguyên tố quan

trọng nhất và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. S đ-ợc sử dụng chủ yếu
trong các ngành công nghiệp sản xuất axit sunfuric (chiếm khoảng 50% tổng
l-ợng S sản xuất ra), trong nông nghiệp chiếm khoảng 10-15% tổng l-ợng S
sản xuất ra).
- Trong tự nhiên l-u huỳnh dạng đơn chất có thể tìm thấy ở gần các suối
n-ớc nóng và các khu vực núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là dọc
theo vành đai lửa Thái Bình D-ơng. Các nguồn phổ biến này là cơ sở cho tên
gọi truyền thống brimstore do l-u huỳnh có thể tìm thấy ở gần các miệng
núi lửa. Các trầm tích núi lửa hiện đ-ợc khai thác tại Idonesia, Chile và Nhật
Bản.
- Các mỏ đáng kể của l-u huỳnh cũng tồn tại trong các mỏ muối dọc theo
bờ biển thuộc vịnh Mêxicô và trong các evaporit ở Đông Âu và Tây á. L-u
huỳnh trong các mỏ này đ-ợc cho là có đ-ợc nhờ hoạt động của các vi khuẩn
kỵ đối với các khoáng chất sunfat đặc biệt là thạch cao. Các mỏ này là nền
tảng của sản xuất l-u huỳnh công nghiệp tại Hoa Kỳ, Ba Lan, Nga,
Turkmenistan. L-u huỳnh thu đ-ợc từ dầu mỏ, khí đốt và cát dầu Athabasca
đà trở thành nguồn cung cấp lớn trên thị tr-ờng với các kho dự trữ lớn däc
theo Alberta.
- ë ViƯt Nam, ®Ĩ ®iỊu chÕ l-u hnh, ng-ời ta đi từ quặng S thiên nhiên
chứa khoảng 15-20% S hoặc tách các hợp chất từ khí thải của các ngành công
nghiệp luyện kim màu, gia công dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.

9

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


b) Quặng pirit:
Có 3 loại quặng pirit th-ờng dùng để sản xuất axit sunfuric là:
+ Pirit tuyển nổi: Trong quá trình đem luyện đồng th-ờng dùng ph-ơng

pháp tuyển nổi để làm giàu đồng của quặng lên khoảng 15-20% đồng của
quặng (gọi là tinh quặng đồng). Phần bà thải ra của quá trình tuyển nổi chứa
khoảng 32-40% S gọi là quặng pirit tuyển nổi.
+ Pirit lẫn than: Than đá ở 1 số mỏ có lẫn cả quặng pirit, có loại chứa tới 35% S làm giảm chất l-ợng của than. Vì vậy, phải loại bỏ cục than có lẫn pirit.
Phần than cục loại bỏ này chứa tới 33-42% S và 12-18% C gọi là pirit lẫn
than. ở miền bắc n-ớc ta, mỏ than Na D-ơng (Lạng Sơn) than chứa nhiều S (có
mẫu tới 6-8% S). Việc nghiên cứu tách đ-ợc S khái than cã ý nghÜa kinh tÕ kÜ
thuËt rÊt lín vì tăng đ-ợc chất l-ợng than, đảm bảo an toàn, đồng thời tận
dụng đ-ợc S.
+ Pirit th-ờng: thành phần chủ yếu là FeS2 chứa khoảng 53,44% S và
46,56% Fe. Trong quặng có lẫn nhiều tạp chất của các hợp chất của đồng, chì,
kẽm, niken, bạc, vàng, coban, selen, telu, silic, các muối cacbonat, sanfat canxi,
magie. Vì vậy hàm l-ợng thực tế của S dao động trong khoảng từ 30-52%. ở
miền bắc n-ớc ta mới chỉ phát hiện một số mỏ pirit nh-ng nói chung hàm
l-ợng S thấp (khoảng 20-30% S), trữ l-ợng nhỏ.
-Mỏ sắt Nà Lũng thuộc địa phận xà Duyệt Trung, thị xà Cao Bằng trữ
l-ợng khoáng sản hiện tại còn hơn 8 triệu tấn với hàm l-ợng gần 60% Fe,
khoảng 30% S.
-Mỏ đồng Sin Quyên thuộc xà Bản V-ợc và Cốc Mỳ, huyện Bát Xát, tỉnh
Lào Cai. Theo thiết kế, mỏ có công suất khai thác 1,1-1,2 triệu tấn quặng
nguyên khai/ năm. Công suất thiết kế nhà máy luyện đồng (công ty đồng Lào
Cai) 41.738 tấn tinh quặng, hàm l-ợng 25% Cu/năm để sản xuất 1000tấn Cu
hàm l-ợng 99,95% cùng các sản phẩm khác nh- vàng, bạc, tinh quặng sắt,
tinh quặng pirit.
- Mỏ kẽm chì chợ Điền: thuộc các xà Bản Thi, Quảng Bạch và Đổng Lạc,
huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Cạn. Sản l-ợng khai thác hàng năm khoảng 50000
tấn quặng ôxit và 40000 tấn quặng pirit. Trữ l-ợng còn lại đến đầu năm 2004:
quặng ôxit 0,88 triệu tấn, quặng pirit 0,513 triệu tấn
- Mỏ kẽm chì Lang Hich: thuộc xà Tân Long, huyện Đồng Hỷ, tình Thái
Nguyên, sản l-ợng khai thác đạt trung bình 15000 tấn quặng/ năm. Trữ l-ợng

còn lại đến đầu năm 2004: quặng ôxit 227.267 tÊn, qng pirit 37.600 tÊn.
- Má pirit ë hun Ba Vì, tỉnh Hà Tây (nay thuộc địa phận Hà Nội). Các
thân quặng pirit nằm trong tập đá vụn núi lưa cđa hƯ tÇng ti pecmi- Triat.

10

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Quặng có nguồn gốc nhiệt dịch, lien quan mật thiết đến các hoạt động phun
trào trung tính và axit. Các than quặng có cấu tạo rất phức tạp, chất l-ợng và
bề dày biến đổi theo đ-ờng ph-ơng và h-ớng dốc. Quặng có hàm l-ợng S từ 420%, trữ l-ợng theo đánh giá tìm kiếm khoảng chục triệu tấn
c) Các nguồn chất thải chứa S:
- Khí lò luyện kim màu: Khí lò trong quá trình đốt các kim loại màu nhquặng đồng, chì, thiếc, kẽm có chứa nhiều SO2. Đây là một nguyên liệu rẻ tiền
để sản xuất axit sunfuric vì cứ sản xuất 1 tấn đồng có thể thu đ-ợc 7,3 tấn S02
mà không cần lò đốt.
- Khí hydrosunfua(H2S): Trong quá trình cốc hoá than khoảng 50% tổng
l-ợng S có trong khÝ than sÏ ®i theo khÝ cèc, chđ u ở dạng H2S (chiếm
khoảng 95%). L-ợng H2S trong khí cốc hàng năm trên thế giới có thể lên tới
hang triệu tấn. Việc thu hồi l-ợng H2S này không những có ý nghĩa về kinh tế
mà còn có ý nghĩa về mặt vệ sinh môi tr-ờng.
- Khói lò: Hàng năm trên thế giới đốt hàng tỷ tấn than, trong đó khói lò đÃ
thải vào khí quyển hàng chục triệu tấn S. Đây cũng là nguồn nguyên liệu đáng
kể để sản xuất axit sunfuric.
- Axit sunfuric th¶i: Sau khi dïng axit sunfuric làm tác nhân hút n-ớc,tinh
chế dầu mỏ, sunfua hoá các hợp chất hữu cơ sẽ thu đ-ợc chất thải chứa nhiỊu
H2SO4 ( 20 – 50%). ViƯc thu håi axit sunfuric này cũng có ý nghĩa rất lớn về
mặt kinh tế và bảo vệ môi tr-ờng.
d) Thạch cao:
Đây là một nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất axit sunfuric vì nhiều

n-ớc trên thế giới có mỏ thạch cao ( CaSO4.2H2O hoặc CaSO4). Ngoài ra quá
trình sản xuất axit photphỏic, supe phophat kep cũng thải ra một l-ợng lớn
CaSO4. Thông th-ờng từ từ thạch cao ng-ời ta sản xuất lien hợp cả axit
sunfuric và xi măng.
e) Chất xúc tác:
Trong công nghệ sản xuất axit sunfuric chất xúc tác đóng vai trò rất quan
trọng trong giai đoạn chuyển hoá SO2 thành SO3. các chất xúc tác trong quá
trình ô xi hoá SO2 có thể chia làm hai nhóm.
- Nhóm I là các xúc tác chứa platin gồm platin là cấu tử hoạt tính đ-ợc
mang trên các chất mang nh- amiăng, silicagen và mét sè chÊt kh¸c.

11

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


- Nhóm thứ II bao gồm các ô xít kim loại
Trong lịch sử của công nghệ sản xuất axit sunfuric, đầu tiên phổ biến là
dùng xúc tác chứa platin, sau đó dùng xúc tác sat ôxit. Trong mấy chục năm
gần đây, trên thế giới cũng nh- ở n-ớc ta xúc tác đ-ợc dùng phổ biến nhất là
vana điôxit ( V2O5 ) cïng víi mét sè phơ gia kh¸c nh- Al2O3, SiO2, K2O, CaO
Các chất phụ gia có tác dụng làm tăng độ bền cơ học, nâng cao hoạt tính của
chất xúc tác, ít bị ngộ độc bởi các tạp chất. Xúc tác platin co hoạt độ cao nhất,
trên xúc tác này xảy ra phản ứng ô xi hoá SO2 diễn ran gay ở nhiệt độ 400 độ
C. Xúc tác chứa vana điôxit chiếm vị trí thứ hai, còn trên xúc tác Fe2O3 phản
ứng này chỉ diễn ra ở nhiệt độ 600 độ C. Mức độ dễ bị ngộ độc bởi asen ôxit
As2O3 cũng theo trật tự nh- trên.
2. Đặc điểm sử dụng nguyên liệu:
Mặc dù đi từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau dể sản xuất axit sunfuric
nh-ng chúng đều có điểm chung là đốt nguyên liệu để tạo ra SO2. Tr-ớc khi

đốt phải trải qua giai đoạn gia công cơ, nhiệt tuỳ theo dạng nguyên liệu.
-S tr-ớc khi đua vào lò đốt phải đập nhỏ, nấu chảy, lọc đẻ loại bỏ tạp chất.
S ở dạng lỏng đ-ợc không khí nén đua vào lò đốt sẽ hoá hơi và cháy ở đây thu
đ-ợc SO2 đạt tới 16%.
- Quặng pirit thông th-êng cã kÝch th-íc 50 – 200 mm v× vËy phải trải qua
các công đoạn đập, nghiền, sàng để có kích th-ớc nhất định ( tuỳ thuộc vào
loại lò ). Ví dụ trong lò đốt tầng sôi ng-ời ta cần loại bỏ các hạt quặng có kích
th-ớc lớn hơn 3mm, hạn chế các hạt quặng có kích th-ớc nhỏ hơn 44x1O-3
mm. Bởi vì những hạt quá to hay quá nhỏ đều ảnh h-ởng đến bụi xỉ pirit cuốn
theo khí lò trong quá trình đốt nguyên liệu do tất cả các hạt rắn có tốc độ tới
hạn nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ làm việc của khí đều bị cuốn theo khí lò vào hệ
thống sản xuất phía sau khiến chúng ta phải xử lý khí SO2 thu đ-ợc. Mặt khác,
quặng có kích th-ớc quá nhỏ quá dễ bị kết khối ở nhiệt độ cao.
Quặng tuyển nổi phải sấy sơ bộ để giảm hàm k-ợng ẩm.
- Thạch cao cũng đập nghiền, sàng để có kích th-ớc nhất định.
3. Nhiên liệu và năng l-ợng:
a) Than.
- Trên lÃnh thổ Việt Nam than đ-ợc phân bố theo khu vực:
+Bể than atraxit Quảng Ninh nằm về phía Đông Bắc Việt Nam, kéo dài từ
Phả Lại qua Đông Triều đến Hòn Gai- Cẩm Phả - Mông D-ơng- Cái Bầu- Vạn

12

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Hoa dài khoảng 130 Km, rộng từ 10 đến 30 Km, có tổng trữ l-ợng khoảng 10,5
tỉ tấn, trong đó: tính đến mức cao -300m là 3,5 tỉ tấn đà đ-ợc tìm kiếm thăm
dò t-ơng đối chi tiết, là đối t-ợng cho thiết kế và khai thác hiện nay, tính đến
mức cao -1000m có trữ l-ợng dự báo khoảng 7 tỉ tấn đang đ-ợc đầu t- tìm

kiếm thăm dò. Than Antraxit Quảng Ninh có chất l-ợng tốt, phân bố gần các
cảng biển, đầu mối giao thông... rất thuận lợi cho khai thác và tiêu thụ sản
phẩm.
+Bể than đồng bằng sông Hồng : nằm trọn trong vùng đồng bằng châu thổ
sông Hồng, có đỉnh là Việt Trì và cạnh đáy là đ-ờng bờ biển kéo dài từ Ninh
Bình đến Hải Phòng, thuộc các tỉnh thành phố: Thía Bình, Hải D-ơng, H-ng
Yên, Hải Phòng, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Nội, Sơn Tây, Hà Nam, Phủ Lý,
Phúc Yên, Vĩnh Yên và dự kiến còn kéo dài ra vùng thềm lục địa của biển
Đông ViƯt Nam... Víi diƯn tÝch kho¶ng 3500 Km2, víi tỉng trữ l-ợng dự báo
khoảng 210 tỷ tấn. Khu vực Khoái Châu với diện tích 80Km2 đà đ-ợc tìm
kiếm thăm dò với trữ l-ợng khoảng 1,5 tỷ tấn, trong đó khu vực Binh Minh,
với diện tích 25Km2 đà đ-ợc thăm dò sơ bộ với trữ l-ợng 500 triệu tấn hiện
đang đ-ợc tập trung nghiên cứu công nghệ khai thác để mở mỏ đầu tiên. Các
vỉa than th-ờng đ-ợc phân bố ở độ sâu -100
+ Các mỏ than vùng nội địa: Có trữ l-ợng khoảng 400 triệu tấn, phân bố ở
nhiều tỉnh, gồm nhiều chủng loại than: Than nâu-lửa dài (mỏ than Na D-ơng,
mỏ than Đồng Giao); than bán Antraxit ( mỏ than Núi Hồng, mỏ than Khánh
Hoà, mỏ than Nông Sơn); than mì ( má than Lµng CÈm, má than PhÊn MƠ,
má than Khe Bè)..., cã nhiỊu má than hiƯn ®ang đ-ợc khai thác.
+ Các mỏ than bùn: Phân bố ở hầu khắp 3 miền: Bắc, Trung, Nam của
Việt Nam, nh-ng chủ yếu tập trung ở miền Nam Việt Nam, đây là loại than có
độ trơ cao, nhiệt l-ợng thấp, ở một số khu vực có thể khai thác làm nhiên liệu,
còn lại chủ yếu sẽ đ-ợc sử dụng làm phân bón phục vụ nông nghiệp. Tổng trữ
l-ợng than bùn trong cả n-ớc dự kiến có khoảng 7 tỉ mét khối.

CáC Sè LIƯU NỉI BËT (Tr.tÊn)

13

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Năm

THAN
THAN
NGUYÊN KHAI THụ

TIÊU THAN
KHẩU

2001

14.6

13.0

4.2

2002

17.1

14.8

5.52

2003

20.0

18.8

6.5

2004

27.3

24.7

10.5

2005

34.9

30.2

14.7

2006DK

40.1

36.9

21.3

XUấT

- Than là nguồn nhiên liệu chính cung cấp nhiệt trong suốt quá trình sản
xuất axit sunfuric nhất là trong lò đốt nguyên liệu vì có trữ l-ợng lớn, nhiệt trị
cao, giá thành rẻ so với các chất đốt khác. Nhiệt có ảnh h-ởng rất lớn trong
quá trình đốt quặng pirit. Nhiệt độ càng cao quá trình cháy xảy ra càng nhanh
nh-ng không thể tăng nhiệt độ một cách tuỳ ý nh- vậy sẽ gây nên hiện t-ợng
kết khối của nguyên liệu làm giảm rõ rệt tốc độ của quá trình và dẫn đến tắc
lò ngừng sản xuất. Mặt khác nhiệt độ tăng cao sẽ làm giảm độ bền của lò. Do
vậy ng-ời ta th-ờng duy trì nhiệt độ của quá trình đốt pirit từ 600 800 độ
C.V-ợt quá giới hạn này đều không có lợi.
b) L-ợng ôxy thổi vào lò:
ôxy thổi vào lò càng nhiều tốc độ quá trình cháy của quặng pirit càng
nhanh, nhiệt của quá trình toả ra càng lớn dẫn đến nhiệt độ của lò đốt tăng
cao v-ợt quá nhiệt độ thích hợp. Mặt khác ôxy quá d- thừa sẽ làm giảm nhiệt
độ lò do tiêu tốn nhiệt cho quá trình đốt nóng không khí ( O2 và N2) và sẽ pha
loÃng hàm l-ợng SO2 d-ới 7%. Điều này không có lợi cho quá trình ô xi hoá
SO2 thành SO3.
Trong thực tế, ng-ời ta cũng phải khống chế ôxy vào lò sau quá trình cháy
còn d- lại khoảng 11% trong hỗn hợp khí ra khỏi lò đốt đủ ôxy dùng để ô xy
hoá SO2 thành SO3 ở giai đoạn tiếp theo
Ngày nay ng-ời ta bắt đầu sử dụng không khí giàu ôxy để đốy cháy quặng
pirit. Làm nh- vậy hỗn hợp khí thu đ-ợc có hàm l-ợng SO2 cao và chứa ít nitơ.
c) Điện:
Trong quá trình sản xuất axit sunfuric điện đ-ợc dùng để vận hành máy
móc, thiết bị hoạt động.

14

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

d) N-ớc:
N-ớc đ-ợc sử dụng trong quá trính hấp thụ SO3, làm lạnh dung dịch t-ới
tuần hoàn trong tháp hấp thụ

C.Công nghệ sản xuất axit sunfuric
Để tìm hiểu đ-ợc công nghệ sản xuất axit sunfuaric, tr-ớc hết chúng ta
đề cập tới một số tính chất hoá học cơ bản nhất của axit sunfuric với mục đích
chọn đ-ợc vật liệu thích hợp chế tạo thiết bị sản xuất, bảo quản và vận chuyển
nó:
- Axit sunfuric khan là chất lỏng không màu, sánh ( khối l-ợng riêng ở
200C là 1,8305 gam/cm3), kết tinh ở 10,37 0C. ở áp suất th-ờng nó sôi ở 296,2
0

C.
- Trong hoá học axit sunfuric đ-ợc xem là hợp chất của anhydrit

sunfuric với n-ớc. Công thức hoá học: SO3H2O.
- Trong kỹ thuật: hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO3 với H2O đều gọi là
axit sunfuric.
+ Nếu tû lƯ SO3/H2O < 1 ng-êi ta gäi lµ dung dịch axit sunfuric. Tỷ lệ
SO3/H2O > 1 gọi là dung dịch của SO3 trong axit sunfuric hay oleum hoặc axit
sunfuric bốc khói .
- Mặc dù có các ph-ơng pháp khác nhau để sản xuất axit sunfuric tuy
nhiên chúng có điểm chung là đều có 5giai đoạn chính:

15

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Khí thi
SO2, SO3

Bi

Chun b
nguyên
liu

Sn xut
khí SO2

Tinh ch
khí SO2

Bụi Quặng

X qung

Bi,
nc thi

Oxy hóa
SO2 SO3

+ Đốt nguyên liệu sản xuất SO2.

Hp thụ
khÝ SO3

Hồn
thành sản
phẩm

+ Tinh chÕ khÝ SO2.
+ O xy ho¸ SO2 thành SO3.
+ Hấp thụ SO3để tạo thành H2SO4 .
Bởi vậy công nghệ mà chúng tôi trình bày ở đây cũng đ-ợc chia thành 4
giai đoạn chính nh- trên.Chúng ta có thể tham khảo sơ đồ công nghệ của
phân x-ởng sản xuất H2SO4 của nhà máy supe photphat LONG THàNH
I.Chun bị nguyªn,nhiªn vật liệu:
_Nguyªn liệu sản xuất axit sunfuric đ· c trình by trên,phn nguyên
nhiên vt liu sn xut axit. ây chúng tôi s cp chi tit hn v công vic
chun b nguyên,nhiên vt liu.
1.Nguyên liu:
_Nguyên liu c nghiền nhỏ để cã kÝch thước nhất định,sàng lọc, để
đưa qua các lò t.
_ quá trình t nguyên liu tốn nhiệt,ta cần lọc bụi ngay từ giai
đoạn này,dï sau giai đoạn này vẫn cần phải lọc bụi thªm nữa.
_Quặng phải được sấy kh« để giảm hàm lượng ẩm, để tránh tn tht
nhit trong quá trình t ngyên liu.
2.Nhiên liu:

16

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


_Vì quá trình sn xut axit sunfuric cn tiêu tn mt lng nhit khá ln

nên cn cung cp nhit trong hu ht các giai on ca quá trình sn xut,do
ó cần cã nguồn cung cấp nhiệt,mà ở đ©y chủ yếu s dng than t.
_Các ngun nhiên liu cha O2 l rất cần thiết,bởi trong giai đoạn đốt
nguyªn liệu cần nhiều O2.
II. t nguyên liu sn xut SO2:
_i vi các ngun nguyên liu có sn SO2 thì ta chuyn ngay qua giai đoạn
tinh chế khÝ SO2(Sẽ được nãi ở phần sau).
_Đối vi các ngun nguyên liu thô s,l hp cht ca SO2 thì cn qua giai
on t to ra SO2.
_Các nguồn nguyªn liệu chứa S,quặng pirit,….là những nguồn nguyªn liệu
được sử dụng chủ yếu trong qóa tµinh sản xuất axit sunfuric;ngồi ra cịng cã
rất nhiều nguồn koasc,trong đã phải kể n axit sunfuric d tha trong các
quá trình tr-ớc.
3.1- Các phản ứng hoá học trong quá trình đốt nguyên liệu:
- §èi víi qng py rit:
4 FeS2 + 11 02 --------> Fe2O3 + 8 SO2 + Q
2 FeS2 --------> 2 FeS + S2.(nhiệt độ vào khoảng 5000C).
S2+ 2 O2-----> 2 SO2
4 FeS + 7 O2 --------> 2 Fe2O3 + 4 SO2
Hc 3 FeS +5 O2 ----------> Fe3O4 + 3 SO2
- Qóa trình cháy của quặng không những chỉ xảy ra giữa pyrit và Oxy
mà còn xảy ra giữa các pha rắn:
FeS2 + 16 Fe2O3 = 11 Fe3O4 + 2 SO2
FeS + 10 Fe2O3 = 7 Fe3O4 + SO2
FeS2 + 5 Fe3O4 = 16 FeO + 2 SO2
FeS + 3 Fe3O4 = 10 FeO + SO2

17

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

- Đối với Pyrit lẫn than có thêm phản ứng :
C + O2 = CO2
Phản ứng trên sẽ cung cấp thêm một phần nhiệt l-ợng cần thiết cho quá
trình đốt nguyên liệu.
- Đối với thạch cao :
CaSO4 = CaO + SO2 (Ph¶n øng diƠn ra ë 1400 – 1500 0C).
Khi có C, SiO2, Al2O3, Fe2O3 nhiệt độ của phản ứng trên giảm xuống
2 CaSO4 + C = 2 CaO + 2 SO2 + CO2
- Đối với khí thải
S + O2 = SO2
2 H2S + 3 O2 = 2 SO2 + 2H2O
Thông th-ờng thành phần của khí lò bao gồm SO2, O2 ,N2,, hơi n-ớc và
một số tạp chất khác nh-: bụi, SO3, AS2O3, SeO2; HF; S F4
3.2- Các loại lò đốt th-ờng dùng:
Ngày nay công nghệ sản xuất axit sunfuric có nhiều loại lò dùng đốt
nguyên liệu nh-: lò nhiều tầng, lò đốt quặng bột, lò lớp sôi, lò xyclon; lò dốt
l-u huỳnh (loại nằm ngang, loại đứng), lò đốt hyđrosunfua H2S
Do giới hạn bài viết chúng tôi trình bày loại lò lớp sôi để đốt nguyên
liệu. Bởi vì thiết bị lớp sôi có nhiều -u điểm nổi bật và ngày càng đ-ợc sử dụng
rộng rÃi không chỉ trong công nghệ sản xuất axit sunfuric mà còn trong các
ngành khác nh-: luyện kim, gia công dầu mỏ, thực phẩm, y học, năng l-ợng
hạt nhân
+ Theo báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp nhà n-ớc KC06-06 chúng ta có bảng cân bằng vật liệu cho 1 tấn quặng py rit hàm l-ợng
33% l-u huỳnh đối với lò lớp sôi (dựa trên tính toán lí thuyết) nh- sau:

18

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Bảng 1
L-ợng vào

L-ợng ra
Thông

Trọng

Thể tích

l-ợng(kg) m3/tấn

số

l-ợng(kg)

m3/ tấn

Quặng

1000

Xỉ

750,8

Quặng khô

940

khí lò

2821,35

1999

Quặng ẩm

60

Khí SO2

638,4

223,4

không khí

2571,5

2010,27

Khí SO3

6,8

1,9

1953,67

O2

141,4

99

56,6

N2

1929,25

1543,4

Thông số

Không

Trọng

khí 2526

Thể tích

khô
Hơi n-ớc

45,5

Hơi n-ớc 105,5
Tổng

3571,5

131,3

3572,15

Nhiệt l-ợng cần thiết cho quá trình đốt
Bảng 2
L-u huỳnh

L-u huỳnh

33%

35%

Nhiệt vật lý cđa qng (kcal /h )

12729,2

12729,2

NhiƯt cđa Èm trong qng (kcal /h )

6250

6250

NhiƯt cđa kh«ng khÝ kh« (kcal /h )

6285,4

66887

NhiƯt của ẩm trong không khí (kcal /h )

2114,2

2249,7

Nhiệt toả ra khí đốt (kcal /h )

4266670

4533337

Tổng l-ợng nhiệt cần cung cấp (kcal /h ) 4350620,8

4621453

19

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Cấu tạo lò lớp sôi (hình 2) gồm 1 hình trụ bằng thép, bên trong lót vật

liệu chịu lửa. ở phần d-ới của lò đặt 1 bảng để phân phối không khí đều trên
toàn tiết diện của nó. Quặng đ-ợc đ-a vào buồng nạp. Không khí qua các lỗ ở
ghi ống thổi quặng vào lò. Không khí chính qua các mũ gió trên bảng phân
phối khí giữ cho lớp quặng ở trạng thái sôi. Để quặng cháy triệt để, ng-ời ta bổ
xung không khí vào trên lớp sôi (khoảng 20% tổng l-ợng không khí). ống tháo
sỉ đặt ở ngang mức lớp sôi. Tốc độ không khí qua lỗ mũ gió khoảng 8- 10 m/s.
Tổng diện tích lỗ của tất cả các mũi gió chỉ chiếm chừng 2% diện tích bảng
phân phối khí. Khi đốt quặng tuyển nổi, tốc độ khí trong lò 1-1,1 m/s, c-ờng
độ lò 8-10 tấn quặng 45% l-u huỳnh/m2/ ngày. Nếu đốt quặng pyrit thì tốc độ
khí lớn hơn (1,9-2 m/s) và do đó c-ờng độ lò cũng cao hơn (16- 20 tấn
quặng/m2/ngày).
Lò lớp sôi có -u điểm :
+ Đốt đ-ợc các quặng nghèo l-u huỳnh nh-ng hiƯu st t¹o ra SO2 vÉn
cao .
+ CÊu t¹o thiÕt bị t-ơng đối đơn giản dễ cơ khí hoá và tự động hoá .
+ Hệ số truyền nhiệt, dẫn nhiệt từ lớp sôi đến bề mặt trao nhiệt rất lớn.
+ Trở lực của lớp sôi không lớn lắm và trong giới hạn tồn tại lớp sôi thì
không phụ thuộc vào tốc khí.
Tuy nhiên nó có một số nh-ợc điểm:
+ Hàm l-ợng bụi trong khí ra rất lớn cho nên phải có thiết bị để xử lý
bụi trong SO2 tạo ra.
D-ới đây là bảng l-ợng bụi cuốn theo khí lò đối víi l-u hnh 33%
B¶ng 3
Uop(m/s) 0,85

0,9

1,02

1,08

1,14

Rt(kg/s)

0,26

0,392

0,434

0,506

0,2124

20

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Cp(%)

18,5

22,4

33,82

37,41

43,6

Trong đó:
L-ợng quặng vào lò : FO =1,16kg/s.
Kích th-ớc trung bình của hạt: Dp = 84x 10-3 mm
Uop: tốc độ làm việc của khí
Rt: khối l-ợng bụi .
Cp: phần trăm bụi cuốn theo khí lò
+ Thành lò vùng lớp sôi bị bào mòn rất mạnh cho nên phải th-ờng xuyên
kiểm tra và bảo d-ỡng.
Do có nhiều -u điểm nổi bật nên lò lớp sôi đang dần thay thế loại cơ khí và
tiếp tục đ-ợc nghiên cứu để có năng suất cao hơn và nhiều tính -u việt hơn.
D-ới đây là chỉ tiêu làm việc của một lò lớp sôi đối với các hạt có kích th-ớc
khác nhau (đ-ợc tính toán dựa trên lý thuyết).
Bảng 4
Dp (10-6 m)

69

84

155

274

382

474- 500

Umf (m/s)

0,002

0,0044

0,015

0,047

0,08

0,143

Ut (m/s)

0,84

1,02

1,91

4,14

4,65

6,09

Uop (m/s)

0,9

0,9

0,9

0,95

1,14

1,3

dT (m)

0,1

0,1

0,1

0,1

0,11

0,13

Ub (m/s)

1,6

1,6

1,6

1,5

1,8

1,96

H(m)

1,14

1,14

1,13

1,14

1,24

1,22

Trong ®ã :

21

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

Dp: kích th-ớc trung bình của tập hợp hạt.
Umf: tốc độ sôi tối thiểu .
Ut: tốc độ tới hạn của hạt rắn.
Uop: tốc độ làm việc của khí.
dT : Đ-ờng kính trung bình cua bọt khí trong lớp sôi.
Ub: tốc độ nâng của bọt khí .
H: chiều cao lớp sôi cho các mẫu nguyên liệu
Sử dụng xỉ và nhiệt:
- Khi đốt quặng pi rit thải ra một l-ợng xỉ khá lớn (khoảng 70% l-ợng
quặng khô) với thành phần chủ yếu là sắt oxit, ngoài ra còn có một số kim loại
màu và quí nh-: Cu, Co , Zn , Au , Ag , Ta .Đây là nguồn nguyên liệu quí
cho ngành công nghiệp luyện kim .
- Nếu sử dụng tổng hợp đ-ợc xỉ thì cứ 1000 tấn xỉ có thể thu đ-ợc 800
tấn tinh quặng sắt (với hàm l-ợng 55- 63 % Fe); 3,3 – 4 tÊn ®ång; 3,3 – 4,3
tấn kẽm; 0,8-1 kg vàng; 10 kg bạc; 80 kg coban; 70 tấn natri sunfat
- L-ợng nhiệt toả ra khi đốt nguyên liệu chiếm từ 52 65 % tổng l-ợng
nhiệt. Chúng ta có thể tận dụng l-ợng này để sản xuất điện tự cung cấp cho
nhà máy (tính đến hiệu suất nhiệt của nhà máy điện) hoặc nhà máy sản xuất
có thể trở thành nơi cung cấp năng l-ợng.
III. Tinh chế khí SO2
1. Sơ l-ợc về quá trình tinh chế khí:
- Đối với sơ đồ cổ điển của quá trình sản xuất axit sunfuric theo ph-ơng
pháp tiếp xúc:
+ Khí lò từ lò đốt quặng đ-ợc làm nguội trong nồi hơi, tách bụi trong
xyclon, lọc điện khô có nhiệt độ 300-400o C đi vào công đoạn làm sạch khí ®Ó

22

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

tách các tạp chất có hại đối với xúc tác. Khí SO2 thu đ-ợc sau khi đốt nguyên
liệu chứa nhiều tạp chất có hại nh- :
- Bụi: làm tăng trở lực của thiết bị và đ-ờng ống, làm giảm hệ số truyền
nhiệt, chuyển chất
- AS2O3: làm xúc tác bị ngộ độc vĩnh viễn, làm giảm hiệu suất chuyển
hoá SO2.
- SeO2, TeO2 , Re2O7 hoà tan vào các axit t-ới làm bẩn sản phẩm. Mặt
khác chúng còn là nguồn nguyên liệu quý cho các ngành công nghiệp bán dẫn,
thuỷ tinh màuBởi vậy phải tìm cách thu hồi chúng .
- FLo( ở dạng HF và SiF4) : ăn mòn các vật liệu có chứa Silic trong điều
kiện thuận lợi có thể giảm hoạt tính của chất xúc tác.
+ Để làm sạch hỗn hợp khí,ng-ời ta cho khí đi qua hàng loạt các tháp
rửa, lọc điện, sấy Tuy nhiên sơ đồ làm việc của chúng khá phức tạp, và có
một nh-ợc điểm là các tạp chất chủ yếu trong khí lò chuyển thành dạng mù
axit sau đó lại phải tách chúng trong các lọc điện -ớt. Hiện nay có 2 h-ớng giải
quyết đơn giản hơn nh- sau:
- Ph-ơng pháp hấp thụ: Làm nguội khí bằng dung dịch axit sunfuric có
nồng độ và nhiệt độ sao cho các tạp chất trong khí bị hấp thụ trên bề mặt axit
t-ới mà không tạo mù. Nếu trong khí lò, ngoài hơi H2SO4 còn có cả hơi SeO2 và
As2O3 thì tăng nhiệt độ axit t-ới, hiệu suất tách 2 chất trên khỏi khí lò cũng
tăng. Sở dĩ nh- vậy vì chúng hoà tan trong cả axit t-ới và mù axit. Khi tăng
nhiệt độ l-ợng mù sẽ giảm, do đó l-ợng SeO2 và As2O3 trong mù theo khí cũng
giảm.
- Ph-ơng pháp hấp phụ: dùng chất rắn hấp phụ tạp chất ở nhiệt độ cao
mà không cần phải làm nguội và rửa hỗn hợp khí. Chất hấp phụ As2O3 t-ơng
đối tốt là silicagel. Thực tế nó có thể hấp phụ hoàn toàn As2O3 khỏi khí lò.
Chất hấp phụ có khả năng hấp phụ cao hơn và rẻ hơn là zeolit nhân tạo (thành
phần gần đúng 10SiO2..O,5AL2O3). Nó có thể hấp phụ đ-ợc l-ợng As2O3 bằng
5-7% khối l-ợng cña nã.

23

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


_ Trong giai đoạn tinh chế khí SO2,thiết bị trong các quá trình tinh chế
luôn phải tiếp xúc nhiệt nên để tránh cho thiết bị quá nóng,giảm thảI l-ợng
nhiệt cấp ra môI tr-ờng,ta cần làm nguội thiết bị bằng cách cho đi qua các
tháp làm lạnh.
2- Thiết bị làm sạch khí gồm:
+ Tháp rửa I: có nhiệm vụ làm nguội hỗn hợp khí từ 350-400o C xuống
80-90oC. Tách hầu hết l-ợng bụi còn lại trong khí sau lọc điện khô. Tách một
phần SeO2 và As2O3 và các tạp chất khác. Hấp thụ một phần mù a xit tạo
thành trong tháp.
+ Tháp rửa II: có nhiệm vụ làm nguội hỗn hợp khÝ tõ 80-90oC xng 3040oC. HÊp thơ mét phÇn mï a xit trong khÝ sau th¸p rưa I. T¸ch mét phần các
tạp chất ( Asen, telu) khỏi hỗn hợp khí.
+ Tháp tăng ẩm: có nhiệm vụ tăng hàm ẩm của hỗn hợp khí để tăng
kích th-ớc hạt mù a xit. Tiếp tục làm nguội hỗn hợp khí xuống vài độ nữa (35oC). Nếu trong hỗn hợp khí có Flo thì ở tháp tăng ẩm ng-ời ta còn cho thêm
Na2SO4 vào a xit t-ới để tách chúng theo phản ứng:
3 SiF 4 + 2 Na2SO4 + 2 H2O = 2 Na2SiF6 + 2 H2 SO4 + SiO2
+ Läc ®iƯn -ít: ®Ĩ lọc mù axit ng-ời ta th-ờng dùng loại lọc cơ khí: lọc
sợi . Nguyên tắc làm việc của loại này là cho hỗn hợp khí có mù axit đi qua lớp
sợi mảnh chịu axit, khi va chạm với các sợi, do lực ỳ các hạt mù axit sẽ bị giữ
lại trên đó. Đ-ờng kính hạt mù càng lớn, tốc độ dòng khí càng cao thì hiệu
suất tách mù càng lớn.
+ Tháp sấy: Nhiệm vụ tách hoàn toàn l-ợng hơi n-ớc trong hỗn hợp khí
thông th-ờng bao gồm 2 tháp với mục đích để đề phòng 1 trong 2 tháp có hhỏng và tăng l-ợng Oleum sản xuất đ-ợc và nhất là để giảm l-ợng mù a xit khi
sấy.
Công đoạn làm sạch khí phải đảm bảo một số chỉ tiêu sau:

Hàm l-ợng bụi trong khí sau lọc điện khô,g/m3

<=0,1

Nồng độ SO2 trong hỗn hợp khí , % thể tích

=> 8,5

24

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Nồng độ a xit t-ới ,% H2SO4
Tháp rửa I

55-70

Tháp sấy

93-95

Hàm l-ợng tạp chất trong khí vào tháp tiếp xúc,mg/m3
Asen

O

Flo

<=

Giọt và mù a xit

<= 5

Hơi n-ớc, % thể tích

<=0,01

3

IV. Ô xi hoá SO2 thành SO3:
Phản ứng :
SO2 + 0,5 O2 = SO3 ..
Điểm khác biệt lớn nhất giữa hai ph-ơng pháp sản xuất axit sunfuric
đ-ợc thể hiện ở giai đoạn này.
1. Đối với ph-ơng pháp tháp đệm:
Khí SO2 đ-ợc oxi hoá bằng O2 không khí với xúc tác là hỗn hợp NO và
NO2. Quá trình phản ứng không cho trực tiếp SO3 hay H2SO4 mà sản phẩm
trung gian là nitrozonihidrosunfat.Ta có ph¶n øng sau:
2SO2 + O2 +NO + NO2 + H2O = 2 NOHSO4
Dùng n-ớc hoà tan sản phẩm này ở trong buồng làm bằng chì sẽ thu
đ-ợc axit sunfuaric và hỗn hợp các khí NO và NO2 đ-ợc giải phóng ra:
2 NOHSO4 + H2O = 2 H2SO4 +NO + NO2
Ph-¬ng pháp buồng chì và xúc tác NO + NO2 cho phép chúng ta điều
chế đ-ợc axitsunfuaric có nồng độ 60-70%. Về sau, ng-ời ta nhận thấy buồng
chì không thuận lợi cho quá trình sản xuất cho nên đà thay buồng chì bằng
các tháp hấp thụ đ-ợc xây bằng gạch chịu axit nên nó đ-ợc gọi là ph-ơng

25

LUAN VAN CHAT LUONG download : add