Tiểu luận học phần hóa học vô cơ 1 đề tài tìm hiểu quá trình sản xuất và ứng dụng của axít h3po4 trong công nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ
KHOA HĨA HỌC
BỘ MƠN HĨA VƠ CƠ


TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HĨA HỌC VƠ CƠ 1

Đề tài:

TÌM HIỂU Q TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG
CỦA AXÍT H3PO4 TRONG CƠNG NGHIỆP

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh
Khóa năm: 2013 – 2017
Giáo viên phụ trách: PGS.TS. TRẦN NGỌC TUYỀN

Huế, 2014


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
MỤC LỤC
MỤC LỤC …..…………………………………………………………………….… Trang 1
LỜI MỞ ĐẦU ..………………………………… ………………………………….. Trang 2
I.

Tính chất chung của axit photphoric ……………………………………………. Trang 3
I.1. Tính chất vật lý của axit photphoric ………………………………………….. Trang 3
I.2. Đặc điểm cấu tạo của axit photphoric ………………………………………… Trang 3
I.3. Tính chất hóa học của axit photphoric ………………………………………. Trang 4

II. Quy trình sản xuất axit photphoric trong công nghiệp …………………………. Trang 4
II.1. Sản xuất axit photphoric bằng phương pháp ướt (phương pháp trao đổi) ….. Trang 5
II.1.1. Nguyên liệu sử dụng ……………..………………………………… Trang 5
II.1.2. Quy trình sản xuất …………………………………………………. Trang 5
II.2. Sản xuất axit photphoric bằng phương pháp khô (phương pháp nhiệt) …… Trang 9
II.2.1. Nguyên liệu sử dụng ………………………………………………. Trang 9
II.2.2. Quy trình sản xuất …………………………………………………. Trang 9
III.

Ứng dụng của axit photphoric ………………………………………….……. Trang 12

KẾT LUẬN …………………………………………………………………………..Trang 14

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 1


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, sự đơ thị
hóa một cách nhanh chóng cùng với sự phát triển của các ngành công – nông nghiệp phục vụ
đời sống của con người. Nói đến nơng nghiệp, phân bón là một trong số những yêu cầu hàng
đầu giúp nền nông nghiệp phát triển; xử lý mơi trường đang là vấn đề nhức nhói của lồi
người khi mà mơi trường đang bị đe dọa nghiêm trọng. Hay trong một số lĩnh vực y tế - sức
khỏe, nhà hàng – ăn uống… đang cần đến một lượng lớn axít photphoric để tạo ra các sản
phẩm phục vụ cuộc sống con người cũng như trong các lĩnh vực cơng – nơng nghiệp nói

riêng. Nhận thấy vai trị to lớn của loại axít này, các nhà máy hóa chất đã và đang đâu tư cơng
nghệ, áp dụng các tiến bộ của khoa học kĩ thuật vào sản xuất nhằm tạo ra được sản phẩm tinh
khiết đáp ứng nhu cầu thị hiếu của xã hội.
Mỗi nhà máy sản xuất có một quy trình cơng nghệ khơng giống nhau, nhưng phương
pháp sản xuất có nét tương đồng.
Trong q trình tìm hiểu cũng như tham khảo một số tài liệu nghiên cứu khoa học bản
tiểu luận này trình bày 2 phương pháp sản xuất phổ biến axít photphoric trong cơng nghiệp
hiện nay là:
– Phương pháp ướt (phương pháp trao đổi): Quặng phốt phát phản ứng với axít
sunfuric.
– Phương pháp khơ (phương pháp nhiệt): Quặng phốt phát cùng với SiO 2 được gia nhiệt
trong lò điện, dùng than khử thành phốt pho sau đó được ơxi hóa và hiđrát hóa.
Bên cạnh đó bài tiểu luận cũng trình bày một số ứng dụng thiết yếu của axít photphoric
trong đời sống cũng như trong sản xuất.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 2


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

I.

TÍNH CHẤT CHUNG CỦA AXÍT PHOTPHORIC (H3PO4):

I.1. Tính chất vật lý của axit photphoric
Axít photphoric thường được gọi là axít orthphotphoric hay axít tri-hydrophotphoric.

Axít photphoric tinh khiết có thể kết tinh dưới dạng tinh thể rắn khơng màu, có khối lượng
riêng 1,87 g/cm3; nhiệt độ nóng chảy 42,350C (dạng H3PO4.H2O có nhiệt độ nóng chảy
29,320C); phân huỷ ở 2130C. Tan trong etanol, nước (với bất kì tỉ lệ nào). Trong cấu trúc tinh
thể của nó gồm có những nhóm tứ diện PO4, liên kết với nhau bằng liên kết hidro. Cấu trúc
đó vẫn cịn được giữ lại trong dung dịch đậm đặc của axít ở trong nước và làm cho dung dịch
đó sánh giống như nước đường.
I.2. Đặc điểm cấu tạo của axit photphoric.
 Công thức cấu tạo:
O
H

O

P

+5

O

H

O
H
- Là liên kết cộng hoá trị phân cực
- Photpho có hố trị V và số oxi hố +5
- Là axit 3 nấc: K a = 7,5.10-3
1

K a = 6,2.10-8
2

K a = 4,8.10-13
3

MƠ HÌNH CẤU TẠO CỦA H3PO4
 Trong cấu trúc tinh thể của H3PO4 gồm có những nhóm tứ diện PO 4 liên kết với nhau
bằng liên kết hidro:
O
1,52 Å
1,57 Å

H

P

H

1,58 Å
1,57 Å

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

O
-------: liên kết hidro
Trang 3


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

O

O

H

Phân tử H3PO4 có dạng tứ diện lệch:
+ Độ dài của: d(P – O) = 1,52Å , d(P – OH) = 1,57Å.
+ Số đo một số góc cũng khơng giống nhau: O = P – OH = 1120
HO – P – OH = 1600
Axít orthophotphoric tan trong nước đó được giải thích bằng sự tạo thành liên kết hidro
giữa những phân tử H3PO4 và những phân tử H2O.
H
P O
I.3. Tính chất hóa học của axít photphoric:

OH

Trong phân tử axít photphoric P ở mức oxi hóa +5 bền nên axít photphoric khó
bị khử, khơng có tính oxi hóa như axít nitric. Khi đun nóng dần đến 260 oC, axít
orthophotphoric mất bớt nước, biến thành axít điphotphoric (H 4P2O7); ở 3000C, biến
thành axít metaphotphoric (HPO3). Axít photphoric là axít ba nấc có độ mạnh trung
bình, hằng số axít ở 250C có các giá trị K1 = 7,5.10−3, K2 = 6,2.10−6, K3 = 4,8.10−13.
Dung dịch axít photphoric có những tính chất chung của axít như đổi mà quỳ tím
thành đỏ, tác dụng với oxít bazơ, bazơ, muối, kim loại. Khi tác dụng với oxít bazơ
hoặc bazơ, tùy theo lượng chất tác dụng mà sản phẩm là muối trung hịa, muối axít
hoặc hỗn hợp muối…

II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXÍT PHOTPHORIC TRONG CƠNG NGHIỆP:
Có 2 phương pháp sản xuất axít photphoric

 -    Phương pháp ướt (phương pháp trao đổi): Quặng phốt phát phản ứng với axít sunfuric.
 -    Phương pháp khơ (phương pháp nhiệt): Quặng phốt phát cùng với SiO2  được gia nhiệt
trong lò điện, dùng than khử thành photpho sau đó được ơxi hố và hiđrát hố.
Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm tùy vào mục đích sử dụng sản phẩm đầu ra.
Trên thị trường tồn tại các loại axít photphoric trong cơng nghiệp khác nhau, theo quy định,
tên các loại axít photphoric được quy ước kèm theo một số thông số kĩ thuật cần thiết. Cụ
thể đươc thể hiện ở bảng sau:
Loại axít

Tỷ trọng (kg/l)

Nồng độ (%)

Nồng độ (mol/l)

Hàm lượng (% P2O5)

AXÍT SẢN XUẤT THEO PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
Thường

1,335

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

50,0
Trang 4

6,82

36,20

Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
1,572

72,0

12,02

54,30

1,682

85,0

14,56

61,60

Đậm đặc

1,870

100,0

19,80

72,40

Siêu đậm đặc

1,920*

105,5

20,57

76,0

AXÍT SẢN XUẤT THEO PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI
Thơ, lỗng

1,32 – 1,34

38,0 – 44,0

5,1 – 6,0

27,0 – 32,0

Thô sau khi cô

1,56 – 1,71

69,0 – 76,0

11,0 – 13,3

50,0 – 55,0

Thương phẩm

1,70 – 1,78

72,0 – 77,0

12,5 – 14,0

52,0 – 56,0

Đặc

1,95 – 2,05*

94,0 – 98,0

18,0 – 20,0

68,0 – 71,0

*Đo ở nhiệt độ 270C
II.1. Sản xuất axít photphoric bằng phương pháp ướt (phương pháp trao đổi):
II.1.1. Ngun liệu sử dụng:
Ngun liệu và hố chất chính để sản xuất axít photphoric (52%P2O5) gồm:
– Quặng phốt phát (apatít) 32% P2O5.
– Axít sunfuric nồng độ 98%.
– Tiêu hao nguyên liệu riêng là 1,33 tấn phôtphat/1 tấn H 3PO4 và 1,19 tấn axít
sunfuric/1 tấn H3PO4.

II.1.2. Quy trình sản xuất:
Trong phương pháp ướt, axít photphoric được tạo ra do phản ứng giữa axít sunfuric
(H2SO4) với quặng phốt phát. Quặng phốt phát được sấy, nghiền cho tới khi 60 - 70% hạt
quặng có kích thước nhỏ hơn 0,15 mm và sau đó được đưa liên tục vào thiết bị phản ứng với
axít sunfuric. Phản ứng còn kết hợp canxi trong quặng phốt phát với sunfat tạo thành CaSO 4,
hay được gọi là gíp. Gíp được tách ra khỏi dung dịch phản ứng bằng cách lọc.
Phản ứng hố học chính để sản xuất axít photphoric bằng phương pháp ướt như
sau:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 ⇌ 3CaSO4 + 2H3PO4
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 ⇌ 5CaSO4 + 3H3PO4 + HF
Axít photphoric được thu hồi bằng cách lọc và tách ra khỏi bùn tạo thành khi
phân huỷ hai lần quặng phốt phát bằng axít sunfuric.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 5


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
Trong q trình phản ứng, tinh thể gíp bị kết tủa và được tách ra khỏi axít bằng
q trình lọc. Các tinh thể tách ra cần phải được rửa để thu hồi được ít nhất 99% axít
photphoric trong phần lọc được.
 Như vậy, q trình sản xuất axít photphoric gồm 5 cơng đoạn như sau:
– Công đoạn 1: Chuẩn bị bùn quặng:
Quặng phốt phát được đưa tới hố bùn quặng qua cân cấp lượng không đổi. Trong hố
quặng phốt phát được trộn với nước để chuẩn bị bùn quặng với nồng độ gần 40% trọng
lượng.
– Công đoạn 2: Phân huỷ
Bùn quặng phốt phát được cấp vào thiết bị trộn sơ bộ và bị phân huỷ một phần bằng

axít sunfuric được pha lỗng từ 98% đến 70 – 80% trọng lượng và axít photphoric được lấy
ra từ cơng lọc.
Bùn phốt phát trên và hỗn hợp axít được chuyển tới thiết bị phân huỷ phốt phát để tạo
thành axít 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, như vậy khoảng 80% lượng phốt phát được phân huỷ.
Axít photphoric ngậm 0,5 nước (H3PO4.0,5H2O) 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 khỏi thiết bị kết tinh liên tục qua
máng chảy tràn trong thiết bị kết tinh được làm nguội ở nhiệt độ 55 – 60 0C bằng cách thổi
khơng khí để đạt nhiệt độ bùn tối ưu cho kết tinh và hidrat hố gíp ngậm ½ H 2O
(CaSO4.½H2O) chuyển thành gíp ngậm 2H2O (CaSO4.2H2O).
Cuối cùng thu được axít photphoric chứa 28 – 30% P 2O5 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 axít
photphoric lẫn CaSO4.2H2O.
Axít sản phẩm là nước lọc 1 của bậc lọc thứ nhất được chứa trong dụng cụ chứa và
chuyển đến công đoạn cô đặc. Nước lọc thứ 2 là axít nồng độ trung bình được chuyển tới
cơng đoạn phân huỷ được gọi là axít tuần hồn. Sau khi điều chỉnh nồng độ P 2O5 bằng cách
thêm vào một lượng nhỏ của nước lọc lần 1.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 6


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

Nước lọc 3 từ bậc lọc thứ 3 được dùng làm nước rửa cho bậc lọc thứ 2. Nước lọc thứ 4
được dùng làm nước rửa cho bậc lọc thứ 3. Sau đó. Bã CaSO 4.2H2O ướt được chuyển tới bãi
chất đóng gíp ở bên ngồi băng tải.
– Cơng đoạn 5: Cơ đặc axít
Thiết bị có 2 cụm cơ đặc gồm buồng bốc hơi, bơm tuần hoàn cho buồng bốc hơi, bộ
phận gia nhiệt và máy chân khơng.
Axít tuần hồn được gia nhiệt khi nó qua các ống của bộ phận gia nhiệt và nước trong
axít được bay hơi trong buồng bốc hơi.
Nguồn nhiệt cung cấp cho bộ phận gia nhiệt là hơi nước áp suất thấp, buồng bốc hơi
duy trì chân khơng nhờ hệ thống tạo chân khơng. Khí flo bay hơi trong khi cô đặc được thu
hồi ở dạng dung dịch 20% H2SiF6 (theo trọng lượng ) bằng tháp rửa khí flo.
Sản phẩm axít thu được thường có nồng độ từ 40 – 50% (nếu gạn lọc thì chỉ thu được
axít có nồng độ khoảng 30%) và chứa nhiều tạp chất. Một vài thơng số về chất lượng của sản
phẩm axít photphoric sản xuất theo công nghệ này được liệt kê ở bảng 1:
Bảng 1: Thành phần chủ yếu của axít photphoric trao đổi
( tính theo phần trăm (%) trong dung dịch)
Nồng độ axít
40 – 50

Hàm lượng

Hàm lượng HF

axít sunfuric

quy ra F

1,0 – 6,5

0,4 – 1,6

Cặn không tan
2,5 – 5,0

Các tạp chất
khác
0,3 – 4,3

Sản phẩm đầu ra là axít H3PO4 (chứa 52%P2O5).
Quá trình sản xuất axít photphoric sẽ phát sinh chất thải gồm khí thải và chất
thải rắn. Khí thải chủ yếu là HF và SiF4 (trong khí thải thu được từ phản ứng
giữa H2SO4 với quặng apatít để tạo H3PO4) với hàm lượng chất khí thải: Hàm lượng
Flo ≤ 49mg/Nm3.
Sản phẩm phụ từ cơng nghệ này là thạch cao ( bã gíp CaSO4.2H2O) và đặc biệt
nếu nguyên liệu đầu vào là apatit thì cịn thu được một lượng lớn axít flohyđric (HF)
hoặc muối natri hexaflorosilicat (Na2SiF6).
Nếu sử dụng làm phân bón thì sản phẩm axít hầu như khơng cần phải xử lý gì tiếp theo
ngồi việc cơ đặc để đạt nồng độ u cầu. Trong bã thải sau khi rửa, rửa gạn và lọc rửa, vẫn
ln ln cịn chứa một lượng axít photphoric khoảng từ 0,7 – 1,5%.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 7


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 8


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

Axít sunfuric
(CM = 98%)

Quặng tuyển phốt phát
hoặc apatit
Chuẩn bị bùn quặng

Phản ứng trao đổi axít
(cơng đoạn phản ứng)

Xử lý khí thải và hơi
nước

Huyền phù axít và thạch cao

Nước sạch

Ủ kết tinh ( CaSO4.0,5H2O)

Nước rửa lần 2
và lần 3

Lọc, rửa

Cặn bã và CaS04.2H2O

Lọc tạo axít lỗng H3PO4 25%

Cơ đặc dung dịch H3PO4

Sản phẩm axít photphoric H3PO4
(chứa 52% P2O5)
Hình 1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất axít photphoric bằng phương pháp trao đổi.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 9


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
II.2. Sản xuất axít photphoric bằng phương pháp khô ( phương pháp nhiệt):
II.2.1. Nguyên liệu sử dụng:
Gồm có quặng canxi phốt phát Ca3(PO4)2 , khơng khí và nước.
II.2.2.

Quy trình sản xuất:

Sản xuất theo phương pháp này trải qua gồm 3 cơng đoạn chính là:
–

Cơng đoạn 1: Điều chế phốt pho bằng phương pháp nhiệt hóa học.

–

Cơng đoạn 2: Đốt phốt pho với oxi trong khơng khí.

–

Cơng đoạn 3: Ngưng tụ, hấp thụ tạo axít có nồng độ u cầu.

 Cơng đoạn 1: Điều chế phốt pho bằng phương pháp nhiệt hóa học:
Đầu tiên, tinh quặng canxi phốt phát Ca3(PO4)2 đã được nghiền mìn với bột than và
nung trong lò ở nhiệt độ cao khoảng 15000C. Khi đạt được nhiệt độ này quặng sẽ thực hiên
phản ứng khử bằng than để tạo sản phẩm trung gian tricanxi photphua (phản ứng 1); tiếp đến
tricanxi photphua tiếp tục được phản ứng tiếp với quặng canxi photphat để tạo thành phốt pho
ở dạng hơi và canxi oxít (phản ứng 2). Sau đó, phốt pho hơi này được ngưng tụ tạo ra phốt
pho vàng (P4).
Sản phẩm trung gian trong cơng đoạn này là xỉ Canxi oxít. Để tách được xỉ này ra ngồi
thì cho thêm một lượng Silic điơxít (SiO 2) vào hỗn hợp đang nóng chảy để tạo ra xỉ CaSiO 3
(phản ứng 3).
Phương trình mơ tả các quá trình trên như sau:
Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2 + 8CO

(1)

3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 → 4P4 + 24CaO

(2)

CaO + SiO2 → CaSiO3

(3)

4Ca3(PO4)2 + 4Ca3P2 + SiO2 +8C → 4P4 + 23CaO + CaSiO3 + 8CO↑
Tất cả các phản ứng trên được thực hiện trong lò điện với điện cực làm bằng than chì.
Đây là phản ứng giữa các chất trong pha nóng chảy cho nên sản phẩm đầu vào phải được
nghiền mịn tới kích thước hạt quy định và được trộn đều trước khi cho vào lị phản ứng.
 Cơng đoạn 2: Đốt phốt pho với oxi trong khơng khí.
Sản phẩm phốt pho đi ra khỏi lị là ở dạng khí, sau khi tách khỏi bụi nó được ngưng tụ
lại ở dạng lỏng có màu vàng (phốt pho vàng) và được bảo quản ở nhiệt độ 60 – 800C.
Sau đó phốt pho vàng được dẫn vào bình đốt chứa khơng khí nóng để tạo ra phốt pho
oxít hóa trị 5. Trong tháp đốt phốt pho lỏng được dịng khơng khí và hơi nước thổi vào xé tơi

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 10


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
ra thành những hạt sương mịn và được đốt với lượng dư oxi không khí . Sau đó sản phẩm
oxít được chuyển qua cơng đoạn tiếp theo để tạo axít.
Quy trình đốt phốt pho trong khơng khí được thể hiện thơng qua phản ứng:
P4 + 5O2 → P4O10 + 3025kJ.
Phản ứng đốt cháy phốt pho trong khơng khí tỏa một lượng nhiệt rất mạnh; mặt khác,
phốt pho rất dễ tạo thành các mạch polime thẳng hoặc vịng nên chế độ nhiệt trong suốt q
trình đốt địi hỏi phải hết sức nghiêm ngặt.
 Cơng đoạn 3: Ngưng tụ, hấp thụ oxít vào nước, loại bỏ xỉ ra ngồi để tạo ra sản
phẩm axít có nồng độ đạt theo yêu cầu.

Oxít P4O10 sau khi tạo thành được hấp thu ngay vào các hạt hơi nước ở trong tháp ở
trong tháp hình thành axít photphoric sau đó được ngưng tụ lại và được đưa ra ngoài, dung
dịch axít khi đưa ra ngồi có nhiệt độ khá cao khoảng 800C.
Phản ứng xảy ra tạo axít là:
P4O10 + 6H2O → 4H3PO4 + 378kJ
Đầu tiên axít hình thành có nồng độ khoảng 80 – 85%, ngay sau đó được làm nguội và
quay vòng lại làm chất hấp thụ tiếp theo hoặc để làm nguội cho sản phẩm mới hình thành.
Theo phương pháp này thì axít tạo ra có nồng độ đậm đặc hoặc siêu đậm đặc, sản phẩm có độ
tinh khiết cao.
Trong q trình hấp thụ oxít vào nước để tạo thành axít, phản ứng tỏa nhiệt rất mạnh;
nên chế độ nhiệt trong suốt q trình địi hỏi phải hết sức nghiêm ngặt.
Trong ngun liệu đầu vào ln có một lượng sắt oxít nhất định, nên một phần phốt pho
đã phản ứng với sắt tạo thành ferophotpho nóng chảy chìm xuống đáy lị. Dung dịch nóng
chảy định kỳ hoặc liên tục được tháo ra tùy thuộc vào lò chạy liên tục hay gián đoạn.
Như vậy, bằng phương pháp này hiệu suất thu hồi phốt pho trung bình đạt khoảng 91%,
phốt pho mất theo xỉ khoảng 4%, tạo ferophotpho khoảng 3% và mất do bay hơi theo khí lị
khoảng 2%.
Sơ đồ cơng nghệ được thể hiện ở hình 2.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 11


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
SiO2

Ferophotpho

Quặng phốt phát Ca3(PO4)2

Than cốc

Trộn phối liệu

Bụi thu hồi

Điều chế phốt pho

Canxi silicat
CaSiO3

Tách bụi

Ngưng tụ phốt pho vàng

Khí CO

Đốt phốt pho trong khơng
khí dư oxi

Nước
(hạt nước)

Hấp thụ oxít P4O10 vào hạt
hơi nước trong lị tạo axít

Tách khí và sol

của axít

Làm nguội axít

H2O

Tinh chế axít

Sản phẩm axít có nồng độ
theo u cầu
Hình 2: Sơ đồ sản xuất axít photphoric theo phương pháp nhiệt.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 12

Khí thải


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 13


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

Sau khi trình bày xong 2 phương pháp sản xuất axít photphoric trong cơng
nghiêp; chúng ta nhận thấy rằng mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm riêng, cụ
thể là:
PHƯƠNG PHÁP

ƯU ĐIỂM

NHƯỢC ĐIỂM
- Nồng độ axít sản phẩm khơng cao,

Sản

xuất

photphoric

axít - Nhiệt độ cung cấp cho phản
theo

phương pháp ướt

ứng không quá lớn

độ tinh khiết không lớn.

(850 – - Nguyên liệu đầu vào khá lớn (1,33

9000C).

tấn phốt phát và 1,19 tấn H2SO4 sản

(phương pháp trao - Hiệu suất thu hồi phốt pho
đổi).

cao khoảng 98%.

xuất được 1 tấn axít H3PO4).
- Thải ra lượng khí HF độc hại (Hàm
lượng Flo ≤ 49mg/Nm3).
-

Sản

xuất

photphoric

axít
theo

phương pháp khơ
(phương
nhiệt).

pháp

- Nồng độ axít sản xuất ra cao,
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 phốt pho không
cao bằng ( trung bình đạt 91%).
- Sản phẩm thải khá lớn (khoảng 9%)
gồm một số chất như: ferophotpho,
CaSiO3, bay theo khí lị… .

III.
1.

ỨNG DỤNG CỦA AXÍT PHOTPHORIC:
Ngun liệu cho ngành cơng nghiệp sản xuất phân bón.

Axit photphoric đậm đặc có thể chứa tới 70 – 75% P2O5 để sản xuất phân bón, rất là
quan trọng đối với ngành nơng nghiệp nhất là đối với 1 nước nông nghiệp như Việt Nam
cũng như các quốc gia trên thế giới. Nhu cầu phân bón tồn cầu đã dẫn tới sự tăng trưởng
đáng kể trong sản xuất phốtphát (PO43-) trong các năm trở lại đây.
2. Nguyên liệu trong các ngành công nghiệp thực phẩm.
Thực phẩm cấp (phụ gia E338) được sử dụng để làm chua thực phẩm và đồ
uống như nhiều cola , nhưng khơng phải khơng có tranh cãi về ảnh hưởng sức khỏe
của mình. Nó cung cấp một hương vị thơm, chua và là một hóa chất sản xuất hàng
loạt, có sẵn với giá rẻ và với số lượng lớn. Chi phí thấp và số lượng lớn sẵn có là
khơng giống như các gia vị đắt tiền hơn cho hương vị so sánh, chẳng hạn như axit
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 14

Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
citric là có thể đạt được từ chanh và chanh . Tuy nhiên, axit citric nhất trong ngành
công nghiệp thực phẩm không được chiết xuất từ trái cây họ cam quýt, nhưng lên men
bằng nấm mốc Aspergillus niger từ mật mía phế liệu , chất thải tinh bột thủy phân và
axit photphoric.
3.

Trong công nghiệp: như công nghệ gia công, bảo vệ bề mặt kim loại. có thể

được sử dụng như "gỉ chuyển đổi", bằng cách ứng dụng trực tiếp cho sắt gỉ, thép công cụ,
hoặc các bề mặt. chuyển đổi màu nâu đỏ sắt (III) oxit Fe2O3 (bị gỉ đen) thành FePO4 .
4. Công nghệ răng – hàm – mặt:
được sử dụng trong nha khoa và chỉnh hình răng mặt; là một giải pháp, để làm sạch và
trở nên thô bề mặt của răng, nơi các thiết bị nha khoa hoặc các chất hàn sẽ được đặt. Loại axit
này cũng được sử dụng trong nhiều chất làm trắng răng, để loại bỏ mảng bám trên bề mặt
răng.
5. Một số ứng dụng khác của axit photphoric
 Được sử dụng như một tiêu chuẩn bên ngoài phốtpho – 31 cộng hưởng từ hạt nhân
(NMR).
 Được sử dụng cho sắc ký lỏng hiệu năng cao .
 Như là một đại lý hóa chất oxy hóa trong sản xuất than hoạt tính.
 Như là một chất điện phân trong oxyhydrogen (HHO) của máy phát điện.
 Như là một chất trợ giúp trong công nghệ hàn.
 Sử dụng trong các giải pháp thủy canh pH thấp hơn độ pH của giải pháp dinh dưỡng.
Trong khi các loại axit có thể được sử dụng, phốt pho là một chất dinh dưỡng được sử dụng
bởi các nhà máy, đặc biệt là trong q trình ra hoa mong muốn.
 Là một hóa chất điều chỉnh độ pH trong mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc da.

 Có thể được sử dụng như một tác nhân phân tán trong chất tẩy rửa và điều trị da.
 Có thể được sử dụng như một chất phụ gia để ổn định các giải pháp dung dịch nước
có tính axít trong một phạm vi pH mong muốn và xác định…

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 15


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
cơng nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền

KẾT LUẬN
Axit photphoric có vai trò
rất to lớn trong đời sống cũng
như trong nền cơng nghiệp hiện
đại địi hỏi kỹ thuật cao. Trong
nhiều lĩnh vực cơng nghệ ln
có sự có mặt của axit photphoric,
như là một xúc tác cho cá quá trình xảy ra. Kinh tế ngày càng phát triển, đời sống con
người ngày càng nâng cao và ln ln có xu hướng đổi mới trong tất cả mọi lĩnh
vực. Hóa chất cũng vậy, hằng ngày mỗi chúng ta đều đang trực tiếp hay gián tiếp sử
dụng cho cuộc trong nhiều lĩnh vực hoạt động khác nhau. Đặc biệt axit phophoric có
một vị trí cao trong cuộc sống của mỗi chúng ta, nó len lõi, chen chúc vào cuộc sống
chúng ta; nó cũng có mặt lợi riêng góp phần phục vụ các nhu cầu con người, bên cạnh
đó cũng gây ra nhiều vấn đề về môi trường mà mỗi con người trên Trái đất này đều
quan tâm.
Đứng trước những vấn đề đó, con người đang hằng ngày hằng giờ cho ra những
công nghệ khác nhau sản xuất ra loại axit đầy tiềm năng này, phục vụ đời sống cảu

chúng ta. Tuy mỗi nơi có mỗi cơng nghệ khác nhau nhưng mục đích cuối cùng là sản
xuất ra các sản phẩm axit có chất lượng theo yêu cầu của mỗi người sử dụng, mỗi
ngành công nghiệp đang cần. Tùy theo thế mạnh mỗi nơi mà áp dụng phương pháp
phù hợp cho hiệu quả cao nhất.
Axit photphoric có những tác dụng là thế, tuy nhiên trong q trình sản xuất
ln sản sinh ra các chất thải gây ô nhiễm môi trường sinh thái mà không phỉa nhà
sản xuất hay xí nghiệp nào cũng có điều kiện và cơng nghệ để xử lý chất thải trong
q trình sản xuất một cách triệt để và an toàn cho hệ
sinh thái trên Trái đất.
Để quá trình sản xuất đạt được hiệu quả cao cần
hạn chế các chất thải trong quá trình sản xuất tới mức
thấp nhất để làm tăng năng suất và chất lượng sản
phẩm. Đồng thời, đầu tư các công nghệ xử lý chất thải
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 16


Quy trình sản xuất và ứng dụng của axít photphoric trong GVHD:
công nghiệp PGS. TS. Trần Ngọc
Tuyền
trong sản xuất là những vấn đề được đặt ra và giúp quá trình sản xuất được bền vững;
phục vụ nhu cầu của con người.
Như vậy, q trình sản xuất axit photphoric có vai trị to lớn trong cuộc sống, có
sức hút to lớn trong sản xuất. Bên cạnh đó cũng cần có nhiều vấn đề cần quan tâm
khắc phục để sản xuất bền vững gắn với cuộc sống con người.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hải Dinh

Trang 17