CHƯƠNG 2: SẢN XUẤT HỢP CHẤT CHỨA SSẢN XUẤT H2SO4 TỪ QUẶNG FeS2 pps

12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
1
CHƯƠNG 2 – SẢN XUẤT HỢP CHẤT CHỨA S
SẢN XUẤT H
2
SO
4
TỪ QUẶNG FeS
2
SẢN XUẤT H
2
SO
4
TỪ S
I. Những khái niệm chung về axít H
2
SO
4
và ứng
dụng của nó
II. Nguyên liệu để sản xuất H
2
SO
4
III. Quá trình công nghệ sản xuất H
2
SO
4
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
2
SẢN XUẤT AXIT SULFURIC

I. Những khái niệm chung về axít H
2
SO
4
và
ứng dụng của nó
1. Khái niệm về axít H
2
SO
4
2. Ứng dụng
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
3
II. Nguyên liệu để sản xuất H
2
SO
4
1. Lưu huỳnh
- Tính chất của lưu huỳnh
- Các loại lưu huỳnh sử dụng để sản xuất H
2
SO
4
≥ 99,8
≤ 0,5
≤ 0,05
≤ 0,55
Loại 2
≥ 98,6
≤ 0,5

≤ 0,003
≤ 0,5
Loại 3
≥ 99,5
≤ 0,2
≤ 0,0005
≤ 0,5
Loại 2
≥ 99,8
≤ 0,1
≤ 0,01
≤ 0,2
≥ 99,9
≤ 0,05
≤ 0,0005
≤ 0.2
Loại 1Loại 1
S
Tro
Arsen
Độ ẩm
Lấy từ khíThiên nhiênHàm
lượng (%)
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
4
2. Quaëng pyrit (FeS
2
)
3. Caùc quaëng sulfat
CaSO

4
, CaSO
4
.2H
2
O, Na
2
SO
4
, MgSO
4
CaSO
4
Na
2
SO
4
MgSO
4
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
5
Trong các loại nguyên liệu nêu trên thì lưu huỳnh
nguyên tố và quặng pyrit được sử dụng chủ yếu.
4. Hydro sulfua (H
2
S)
H
2
S lẫn trong hỗn hợp khí dầu mỏ, trong than đá
12/7/2010 604005- Chng 2 - Bai 1

6
III. Quaự trỡnh coõng ngheọ saỷn xuaỏt H
2
SO
4
Quỏ trỡnh SX H
2
SO
4
theo phng phỏp tip
xỳc gm 3 giai on chớnh sau:
iuch SO
2
Chuyn húa SO
2
SO
3
trờn xỳc tỏc rn
Hpth SO
3
H
2
SO
4
Snphmtoracúnng 92-98% H
2
SO
4
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
7

SƠ ĐỒ KHỐI QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
AXÍT SULFURIC
CHUẨN BỊ
NGUYÊN LIỆU
SẢN XUẤT KHÍ
SO
2
TINH CHẾ KHÍ
SO
2
OXY HÓA
SO
2
⇔ SO
3
HẤP THỤ KHÍ
SO
3
HOÀN THÀNH
SẢN PHẨM
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
8
Bộ phậnlàm
mát
Bể chứa
từ tháp làm
khô
đếntháplàmkhô
kho
sảnphẩm

Bộ lọckk
Tháp
làm khô
kk
Máy nén Lò đốt
lưu
huỳnh
Nồihơi
Tháp chuyển
hóa với
xúc tác
Bộ trao
đổi nhiệt
Tháp hấp
thụ I
Tháp hấp
thụ II
Ống
hơi
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
9
TRƯỜNG ĐH BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
Chức danh
GVHD
SVTH
H o ï v a ø te ân
Chữ ký
Đ O À A ÙN M O ÂN H O ÏC
T H IE ÁT K E Á N H A Ø M A ÙY

MS SV: 710171H-710152H-710172H
Lớp: 07HH1N
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
NGUYỂN VĂN HOÀ
ANH TUẤN-THANH TOÀN-THANH TUYỀN
quặng
pirit
xỉ
bụi
xỉ
(N H 4)2SO 3
nước
khí
thải
bụi
xỉ
bụi
xỉ
(NH4)2SO4
(2)
(3)
(5)
(6)
(-)
(+)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)

(13)
(16)
(15)
NƯỚC
KHÔNG
KHÍ
(12)
TÊN GỌI
THÁP SẤY KHÔNG KHÍ
LÒ ĐỐT PIRIT
NỒI HƠI
XYCLON
THIẾT BỊ LỌC ĐIỆN KHÔ
THÁP SẤY KHÍ LÒ
THIẾT BỊ BỔ XUNG KHÔNG KHÍ
THÁP TRUYỀN NHIỆT NGOÀI
THÁP CHUYỂN HOÁ (PHẢN ỨNG)
THÁP TRUYỀN NHIỆT TRƯỚC HÂP THU
THÁP HẤP THU
HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI
BỒN PHA LOÃNG VÀ CUNG CẤP ACID
ỐNG KHÓI
(14)
BỒN CHỨA ACID
(4)
(1)
THIẾT BỊ LÀM NGUỘI KHÍ LÒ
nước
nước
nước

nước
nước
nước
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
10
1. Các quá trình tạo khí SO
2
1.1 Tạo khí SO
2
từ lưu huỳnh nguyên tố
Thiếtbị làm
lỏng dầu
Nồihơi
Cộttrao
đổiion
Lò đốtlưu
huỳnh
Bể hóa
lỏng lưu
huỳnh
Hơi
nước
xử lý
Nước đã
Nướcsinhhoạt
SO
2
vào
S lỏng
Hơinước

Khơng khí khơ
SO
2
12/7/2010 604005- Chng 2 - Bai 1
11
- Beồ naỏu chaỷy lửu huyứnh
12/7/2010 604005- Chng 2 - Bai 1
12
- Loứ ủoỏt lửu huyứnh noựng chaỷy
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
13
1.2 Tạo khí SO
2
từ quặng pyrit
Phản ứng tổng quát của quá trình cháy:
4FeS
2
+ 11O
2
= 2Fe
2
O
3
+ 8SO
2
+ 3415,7 Kj
Hoặc
3FeS
2
+ 8O

2
= Fe
3
O
4
+6SO
2
+ 2438,2 Kj
Sản phẩm của quá trình cháy: Khí lò, xỉ
a) Đốt quặng
Có thể đốt quặng bằng lò đốt cơ khí, lò đốt phun hay lò
đốt tầng sôi.
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
14
Cấu tạo và hoạt
động của lò cơ khí
1. Trục lò
2. Bộ phận nạp quặng
vào lò
3. Bunke quặng
4. Vỏ lò
5. Đòn cào
6. Răng cào
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
15
Cấu tạo và hoạt
động của lò phun
1. Vỏ lò hình trụ
2. Lớp lót chòu nhiệt
3. Phễu xỉ

4. Vòi phun hỗn hợp
khôngkhí–quặng
5. Giàn ống nước làm
nguội
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
16
Cấu tạo và hoạt động của lò tầng sôi
1. Thành thiết bò
2. Bảng phân phối khí
3. Lớp hạt rắn
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
17
b) Xử lý khí lò
- Tách bụi bằng phương pháp cơ học
Phòng lắng
Xyclon
Lắng qua lớp vật liệu hạt
1. Tấm phân phối khí
2. Lưới
3. Lớp vật liệu hạt
4. Cửa nạp và tháo vật liệu
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
18
- Tách bụi bằng phương pháp lọc điện
lọc điện khô
lọc điện ướt
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
19
- Làm sạch khí lò bằng tháp rửa:
Tháp rửa I Tháp rửa II

12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
20
II. Các quá trình chuyển hóa SO
2
a. Cân bằng phản ứng
SO
2
+ 1/2O
2
⇔ SO
3
+ Q
3
22
0,5
.
SO
p
SO O
P
K
P
P
=
1. Cơ sở lý thuyết
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
21
2
ln
pp

dK Q
dT RT
=−
p
p
C
dT
dQ
Δ−=
Phöông trình VantHoff:
Theo ñònh luaät Kirchoff:
22
00
ln .
TT
pp
p
QC
dT
K
dT i
RT RT RT
Δ
⇒=+ +
∫∫
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
22
Phương trình thực nghiệm:
Q
p

= 10142 – 9,26T (J/mol)
lnK
p
= 4905,5/T - 4,6455
b. Mức chuyển hóa
3
32
SO
SO SO
P
x
PP
=
+
23
3
SOSO
SO
p
PP
P
x
+
=
Cân bằng
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
23
Nếu gọi a, b lần lượt là nồng độ ban đầu của SO
2
và O

2
,
%thể tích.
100 0,5
(0,5.)
p
p
p
p
p
K
x
ax
K
Pb ax
⇒=
−
+
−
Tăng áp suất và giảm nhiệt độ thì mức chuyển hóa cân
bằng tăng.
c. Tốc độ phản ứng
v = k.C
SO2.
C
O2
0,5
k = k
0
exp(-E/RT)

12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
24
2. Nhiệt độ thích hợp (T
th
)
Đònh nghóa: T
th
là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng đạt
cực đại ứng với mức độ chuyển hóa nhất đònh.
d
T
d
dx
)(
τ
δ
= 0
X = const
Lấy tích phân phương trình trên kết hợp với phương trình
động học quá trình oxi hóa SO
2
trên xúc tác vanadi:
12/7/2010 604005- Chương 2 - Bai 1
25
973,4
5,0100
5,0
).1(
lg
4905

+
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
=
ax
axb
x
x
T
th
lg ΔT = 2lgT
cb
+ 5,7921
ΔT = T
cb
-T
th

⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
−
−
−
−
−
=
2
2
1
.)
)1(
(1.
2,01
1
.
2
1

2
.
2
ax
b
ax
xK
x
x
x
ax
ax
b
a
kP
d
dx
cb
τ