Seminar Hóa vô cơ CNHH_Chuyên đề: Axit photphoric pptx

LỚP CƠNG NGHỆ HỐ HỌC
K35

NHĨM THỰC HIỆN : VI
Trần Tấn Thông
Nguyễn Xuân Sinh
Nguyễn Xuân Nam
Đặng Văn Hổ


AXIT PHOTPHORIC


I/ CẤU TẠO PHÂN TỬ
H–O
H–O

P=O

H–O
Trong hợp chất H3PO4 , photpho có hóa trị 5,
số oxi hóa +5


II/ TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Axit photphoric là : Chất tinh thể trong suốt,
trong kiến trúc tinh thể :có những nhóm tứ
diện PO4,T0nc = 42,50C, Tan nhiều trong nước

III/ TÍNH CHẤT HĨA HỌC
1/ Tính axit

H–O
H–O

P=O

H–O
-Là axit ba nấc, có độ mạnh trung bình.
-Trong dung dịch nước :
Nấc 1 : H3PO4

H+ + H2PO4- (k1=7,6.10-3)

thủy phân tạo ra muối đihiđrophotphat chứa anion H 2PO42,nếu trong xút thì làm cho metyl da cam đổi màu vì có NaH 2PO4≈4,5


Nấc 2 : H2PO4-→H+ + HPO42- (k2=6,2.10-8)

• Thủy phân tao ra H+ và monohiđrophotphat .nếu
thủy phân trong xút thì làm chất chỉ thị
phenoiphatalein đổi màu (vì có Na2HPO4lỗng có
pH≈9)


Nấc 3 : HPO42-

→ H+ + PO43- (k3=4,4.10-13)

• Thủy phân tao ra H+và anion PO43,nếu thủy phân trong xút thì phải dùng
chất chỉ thị khác vì dd Na3PO4 có

pH≈12


- Tác dụng với dung dịch kiềm
n
NaOH
Khi tỷ lệ mol

n

H3PO4

1
1

NaOH + H3PO4→ NaH2PO 4 + H2O
n

Khi tỷ lệ mol

n

NaOH
H3PO4

2

1

2NaOH + H3PO4→ Na2HPO 4 + 2H2O

n

Khi tỷ lệ mol

n

NaOH
H3PO4

3

1

3NaOH + H3PO4→ Na3PO 4 + 3H2O


2/ Tính oxi hóa :
Axit photphoric khơng có tính oxi hóa(dưới
Nhiệt độ :350-400 0c),ở 0t cao hơn :thể hiện
tính oxh yếu :tác dụng với kim loai và thạch
Thạch anh và thủy tinh .

IV/Ứng dụng
-axit kĩ thuật dùng sản xuất phân bón vơ
cơ ,nhuộm vải ,sản xuất men xứ .
- H3PO4 tinh khiết dùng trong công nghiệp
dược phẩm


V.Cơng nghệ sản xuất Acid Photphoric:

V.
Có 2 phương pháp điều chế acid Photphoric:
- Phương pháp trích ly.
- Phương pháp nhiệt luyện

1.Phương pháp nhiệt luyện:
Ðiều chế H3PO4 bằng cách Oxi hóa Photpho trong khơng
khí :
4P + 5O2 = 2P2O5
2P2O5 + H2O = 2HPO3

Acid metaPhotphoric

HPO3 + H2O = H3PO4

Acid octoPhotphoric


Sơ đồ lưu trình cơng nghệ sản xuất acid
Photphoric nhiệt luyện.
1. Thùng nấu chảy photpho
2. Thùng cung ứng
3. Thùng hoãn xung
4. Vịi phun
5. Buồng đốt
6.9. Ống dẩn khí
7. Tháp hydrat hóa
8. Ống phun nước
10. Tháp lọc điện
11. Điện cực ngưng tụ,điện cực phóng điện

- Photpho rắn đưa vào thùng (1) để nấu chảy
bằng hơi nước photpho 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 khơng
khí tạo thành P2O5 và HPO3 qua ống dẩn
khí (6) vào tháp hydrat hóa (7).Nước hoặc
acid lỗng được phun trong ống (8) vào
thap


2. Phương pháp trích ly:

• Phương pháp này thực hiện bằng cách xừ lý Photphat
thiên nhiên (thường là Apatit) bằng H2SO4 .
• Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O = 3H3PO4 + 5(CaSO4.2H2O) + HF
• Trong quặng cịn ít quặng Cacbonat cũng phản ứng với H2SO4 :
CaCO3 + H2SO4 + H=O = CaSO4.2H2O + CO2
• CaCO3.MgCO3 + H2SO4 = CaSO4.2H2O + MgSO4 + CO2
• HF tạo thành sẽ tác dụng với SiO2 :
• 6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O
• Q trình phải được thực hiện ở nhiệt độ 70 ( 80 oc)
• Tỷ lệ : lỏng / rắn = 2 - 3 / 1.
• Dung dịch phải có lượng SO42- dư nhỏ.


3. Cơ đặc acid Photphoric:
• Acid Photphoric Ðiều chế bằng phương pháp trích ly có

nồng độ khoảng 18 (23% nên thường được cô đặc đến
nồng độ 38 ( 40% H3PO4 ))
• Trong cơng nghiệp ,người ta dùng 2loại thiết bị cơ đặc
H3PO4:
- Sục bọt .
- Hút chân khơng .
• Ngun lý cơ đặc kiểu suc bọt là cho khí cho khí lị sục qua
lớp acid, thiết bị
cơ đặc kiểu sục bọt gồm có :1 buồng bằng thép , bên trong
có gạch chịu acid. Phương
pháp cơ đặc kiểu sục bọt có ưu điểm là nhanh , nhưng có
nhược điểm là tạo nhiều mùn acid.


• Q trình cơ đặc chân khơng được thực hiện trong
thiết bị bay hơi chân không
kiểu ống chùm ngang .Hơi đi trong ống , cịn acid
đi trong khơng gian ngồi ống ,thiết
bị được hút chân không bằng hệ thống phun tia ngưng tụ .Thiết bị cô đặc kiểu hút chânkhông có
nhược điểm là cấu tạo phứt tạp tốn nhiều chì và
kim loại chịu acid, điều kiện làm việc phức tạp,
thiết bị dễ đọng kết tủa.


SẢN XUẤT PHÂN LÂN:
•
•
•
•
•

•
•

1. Sản xuất Supephotphat đơn theo phương pháp axit
+ Đặc điểm, tính chất:
- Bột (hạt) màu xám
- Thành phần:
Chính Ca(H2PO4)2, CaSO4 khan
Phụ H3PO4, H2SiO3,Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3
- Nguyên liệu: quặng apatit Ca5F(PO4)3, H2SO4
- Suphephotphat đơn sản xuất hoá chất Lâm Thao chứa
18-20 % P2O5 hiệu quả.
• - Dễ tan trong mơi trường PH = 7
• + Cơ sở lý thuyết:


• Các yếu tố ảnh hưởng:
• Giai đoạn 1: Xảy ra trên bề mặt quặng, dư H2SO4,
giai đoạn 1 xảy ra trong hệ dị thể và tốc độ lớn
hơn nhiều giai đoạn 2  giai đoạn 2 tốc độ phản
ứng.
• Giai đoạn 1 kết thúc sau 20-40 phút khi trộn apatit
với H2SO4.
• + Nồng độ H2SO4 phù hợp là 62-63%. Nếu C bé
 lượng H2O kéo theo lớn  không thu được sản
phẩm rắn (CaSO4) mà là bùn nhão.


Nếu C cao hơn thì pha lỏng nhanh chóng bão hoà
CaSO4, CaSO4 tạo thành .. bám lên bề mặt hạt

quặng  phản ứng bị kìm hãm và sản phẩm thu
được khơng tơi xốp và kết dính ở C < 63%  pha
lỏng bị quá bão hoà thấp  CaSO4 kết tinh lớn tạo
thành lớp vỏ xốp lên bề mặt quặng ngăn H2SO4 tiếp
xúc với quặng. Tăng C giảm độ ẩm sản phẩm 
hàm lượng P2O5 tăng C cao quá không có lợi. Vậy
thiết bị gián đoạn C = 62.63%,
thiết bị liên tục C = 66%.
•
•
•
•
•

+ Nhiệt độ sản xuất phụ thuộc theo mùa và 0C H2SO4
VD: C = 62 – 63%
nhiệt độ = 62 – 750 0C
C = 64 – 68%
nhiệt độ = 50 – 600 0C
Nhiệt độ mùa hè < mùa đơng 50 0C
+ Diện tích tiếp xúc: quặng nghiền nhỏ tăng V


• Giai đoạn 2 bắt đầu xảy ra khi tiêu hao hết H2SO4
Ca(H2SO4)2 tạo thành lúc đầu trong dd và kết tinh
sau khi dd quá bão hoà  V giảm vậy để phân
huỷ hoàn toàn quặng ủ sản phẩm trong khi 16-25
ngày tuỳ vào loại nguyên liệu.
• Tăng cường dd H2SO4  tăng H3PO4  V tăng và
nhiệt độ kho ủ  V tăng (nhiệt độ phù hợp 3540%)

Giai đoạn 3: Trung hoà H3PO4 tự do
Trộn sản phẩm với chất trung hoà để phân huỷ: NH3(K)CaCO3,
bột xương (Ca(PO4)2 + CO2 + H2O).

+ Quá trình sản xuất
H2SO4 68%, apatits chuyển vào (3) tại đây xảy ra phản ứng giai
đoạn (1)  CaSO4 + H3PO4


Các chất phản ứng khuấy trộn liên tục và thời gian dừng lại là
2 – 4 phút.
Nếu thời gian dài HH đóng rắn  sản xuất ngừng trệ, HH chất
lỏng từ (3) chuyển xuống (4) nơi tạo thành sản phẩm. Thùng
hố thành ln quay với V chậm

• Tại (4)  Ca(H2PO4)2 do Ca5(PO4)2 + H3PO4 (giai đoạn 2)
với V chậm phản ứng dùng ở đây nhiều giờ. Sản phẩm
được cắt gọn qua bộ phận làm tơi và rơi vào kho ủ sản
phẩm ủ 21 ngày để quặng + H3PO4 xảy ra hoàn toàn và
trùng hoà bởi H3PO4 dư = NH3 hoặc bột xương Ca3(PO4)2.

• 2. Supephotphat kép:(40-50%P2O5)
• Trộn quặng(apatit or photphoric)
• với H2SO4:Ca3(PO4)2+3H2SO4=2H3PO4+3CaSO4
• 4H3PO4+Ca3(PO4)2=3Ca(H2PO4)2


3. Phân lân thuỷ tinh (nung chảy):(12-14% P2O5)

- Thành phần chủ yếu: P, Ca, Mg lân CaSiO3, Mg3(PO4)2,
Ca3(PO4)2
- Nguyên liệu: quặng apatit và khoáng vật chứa MgO, CaO,
SiO2 như đo lơ mít (CaCO3, MgCO3)… theo một tỷ lệ xác định.

- Có tên phân lân thuỷ tinh vì bán sản phẩm là các hạt rắn có
bề ngồi giống thuỷ tinh vỡ vụn và gọi là phân lân nung
chảy vì được tạp thành = pp nung chảy phối liệu gồm
apatit và một số đá chứa MgO, CaO, SiO2 rồi làm lạnh đột
ngột = H2O ở P cao  bán sản phẩm.Bán sản phẩm để khô
đem sấy và nghiên nhỏ ta thu được sản phẩm có hàm
lượng 19,5 – 22%, P2O5
23%SiO2, 7,5% Al2O3…

9 – 14%MgO, 30% CaO,


- Cơ sở lý thuyết:
• Phối liệu được nung chảy ở 1450-15000C = than cốc trong
các lò tương tự lò luyện găng khi đó :
CaCO3  CaO + CO2,
•
MgCO3  CO2 + MgO
•
CaSiO3  CaO + SiO2
•
• 4Ca5(PO4)3 + 3SiO2  6Ca3(PO4)2 + 2CaSiO3 + SiF4.
• Khi đó tồn bộ sản phẩm chảy lỏng sau đó dùng tia nước
lạnh có P cao làm lạnh đột ngột  Ca3(PO4)2 có cấu tạo
đặc biệt tan trong đất chua.

• Sản xuất: PL văn điển, PL Nình Bình, Bắc Giang


4.Phân Lân Hữu Cơ Vi Sinh
• Dùng nhiều loại men vi sinh để chuyển hóa hổn
hợp than bùn và photphoric thành dạng đạm và
lân .
• Ngày nay người ta có xu hướng sản xuất nhiều loại
phân phức hợp như :amotpho (NH4H2PO4 và
(NH4)2HPO4chứa 10-12% N và 47-52%
P2O5,điamophot(NH4)2HPO4chứa 18-21%N và 5054% P2O5,nitrophotka (hổn hợp của amophot và
KNO3 chứa 12-16% N ,12-16% P2O5 và 12-16%
K2O.


Xin hết