Kỹ thuật sản xuất axit sunfuric

Kỹ thuật sản xuất axit sunfuric
Lịch sử sản xuất H2SO4
Thế kỉ thứ 9
Thế kỉ 13
Thế kỉ 17
Sự phát hiện ra axít sulfuric
được gắn với nhà hoá học
Jabir ibn Hayyan
Ibn Zakariya al-Razi là người đã
thu được H2SO4 bằng cách chưng
cất khô các loại khoáng chất
Phương pháp này đã được phổ biến
đến Châu Âu
nhà hóa học người Đức-Hà Lan Johann
Glauber đã điều chế H2SO4 bằng cách
đốt S cùng với KNO3, với sự có mặt của
hơi nước.
Thế kỉ thứ 8
Lịch sử sản xuất H2SO4
Năm 1736
Năm 1764
Năm 1871
Joshua Ward bắt đầu việc sản
xuất hàng loạt axít sulfuric lần
đầu tiên
Ở Birmingham, John Roebuck bắt đầu
sản xuất axít H2SO4 trong các bể chì
Peregrine Phillips đã lấy bằng
sáng chế cho công nghệ kinh tế hơn
để sản xuất SO3 và axít H2SO4 đậm
đặc

Xu hướng cải tiến công nghệ trong sản
xuất axit H2SO4
Xu
hướng
Nâng cao hiệu quả
Sử dụng nguyên liệu
Nâng cao hiệu quả
sử dụng năng lượng
Giảm phát tán khí thải
độc hại vào môi trường
Vấn đề thu hồi nhiệt thải
0
20
40
60
80
100
100 100 100 100
57.5
3
0.5
39
1: % năng lượng được thu hồi ở dạng hơi cao áp
2: % năng lượng mất đi cùng khí đuôi qua ống khói
3: % năng lượng mất đi ở dạng nhiệt lượng của axit thành phẩm
4: % năng lượng mất đi ở dạng nhiệt thải trong hệ thống làm lạnh axit
Trong chu trình sản xuất thông thường
thu hồi và sử dụng
một cách thích
hợp 39% năng

lượng tích lũy ở
dạng nhiệt thải
Cải tiến các hệ thống an toàn
Kết hợp lại
Hệ thống đo liên tục tốc độ ăn mòn
Hệ thống quan sát rò rỉ, có còi hoặc
đèn báo hiệu
Hệ thống đo độ dẫn điện, dẫn nhiệt,
độ pH của nước nồi hơi, kết hợp với
hệ thống khóa liên động tương ứng
Cải tiến các công đoạn hấp thụ và làm
lạnh
Áp dụng tháp hấp thụ venturi cho phép đồng thời
nâng cao hiệu quả hấp thụ và làm lạnh.
Tính chất H2SO4
Tiêu chuẩn EU
Chất ăn mòn
Chất gây độc môi
trường
Tính chất H2SO4
Độ nhớt
26.7 cP (20°C)
t°sôi = 336,5°C
D20°C = 1,84 g/cm3
Là chất lỏng , tinh
khiết không màu.
t°kết tinh = -10,37°C
Tan vô hạn trong H2O
Tỏa nhiều nhiệt.
H2SO4 + n.SO3 gọi là oleum

Sản
Vai trò H2SO4
Phân loại phương pháp
Phương pháp tháp (phương pháp nitroz):
Dùng NO làm xúc tác, xảy ra trong tháp đệm.
Phương pháp tiếp xúc:
Quá trình oxy hóa SO2 thành SO3 được hiện
trên những khối tiếp xúc rắn.
Phương pháp Nitroz
4. Một phần SO2 có thể oxy hóa trong pha khí
SO2 + N2O3 ↔ SO3 + 2NO
5. Khí SO3 hấp thụ
nước thành acid
sunfuric
SO3 + H2O ↔ H2SO4
6. Oyt nito nhả
hấp phụ tạo
NO2 rồi quay
trở lại chu trình
ban đầu, cứ
như thế lặp lại
như 1 chu trình
khép kín
1. Lớp đệm được tưới bằng nitroz
(trong đó nó tạo nên các liên kết hóa
học ở dạng NOHSO4) và bị thủy
phân
2NOHSO4 + 2H2O ↔ 2H2SO4 +
N2O3
2. Đioxyt lưu huỳnh

hấp thụ nước tạo acid
sunfurơ
SO2 + H2O ↔ H2SO3
3. Acid sunfuro tác dụng với
oxyt nitro trong pha lỏng
H2SO3 + N2O3 ↔ H2SO4 +
2NO
www.themegallery.comCompany Logo
Phân loại phương pháp
PP tiếp xúc đơn: hỗn
hợp khí SO2 qua gia
nhiệt được oxy hóa
lần lượt qua 4-5 lớp
tiếp xúc. Giữa lớp 1-2
dùng thiết bị truyền
nhiệt gián tiếp để hạ
nhiệt độ hỗn hợp khí.
Giữa lớp 1-2, 3-4 bổ
sung không khí để làm
lạnh trực tiếp. Sau đó,
hỗn hợp khí đưa đi
chế tạo axit
PP tiếp xúc
PP tiếp xúc kép:
chuyển khí sản phẩm
từ sau lớp tiếp xúc 3
đưa đi chế tạo axit.
Sau đó,gia nhiệt phản
ứng 2 lớp sau rồi đưa
đi hấp thụ lần 2, góp

phần nâng hiệu suất
chuyển hóa tích lũy và
giảm nồng độ CO2
trong khí thải.
Phân loại phương pháp
Từ năm 1970 đến nay, do những quy định nghiêm ngặt
của quốc tế về bảo vệ môi trường, dây chuyền tiếp xúc
đơn dần dần bị loại bỏ và thay vào đó là dây chuyền
tiếp xúc kép.
Với hiệu suất chuyển hóa SO-2- đạt từ 99,5% - 99,9%.
Trong dây chuyền này, lượng SO-2- trong khí thải được
bảo đảm nằm trong giới hạn cho phép khoảng 500 mg/m3,
mù axit H2SO4 đạt 35 mg/m3
Phân loại phương pháp
Sơ đồ một nhà máy sản xuất axit H2SO4 thông thường
hiện nay trên thế giới, với công nghệ đốt S và tiếp xúc kép

Phân loại phương pháp
Phi
Kim loại
kim loại
Nguồn nguyên liệu
Xúc tác Quá trình
oxy hóa SO2 → SO3.
Ngoài ra PP sản xuất H2SO4
còn dựa vào
Phân loại phương pháp
Nguồn
nguyên
liệu

Thạch anh CaSO4.2H2O hoặc CaSO4
1
Axit H2SO4 thải
2
khí thải có chứa S: H2S, Khói lò
3
Nguyên tố lưu huỳnh
4
5
Quặng pirit gồm pirit thường, pirit lẫn than
và pirit tuyển nổi
Sản xuất SO2
•
Các lò đốt pirit:
Sản xuất SO2
Các chỉ tiêu Lò cơ khí Lò phun Lò tầng sôi
•
Quặng đốt
•
Năng suất
(kg/m3.NĐ)
•
Nhiệt độ (oC)
•
Hàm lượng
SO2 (%)
•
Hàm lượng S
chưa cháy
(%)

•
Độ bụi (g/m3)
Bất kỳ
185
850 – 900
9
2
10
Nhược điểm:
cấu tạo phức tạp,
đắt
→ Ít được sử
dụng
Pirit tuyển nổi và
khô
700 – 1000
1100
13
1 – 1.5
> 100
Nhược điểm:
phải dùng quặng
pirit tuyển nổi và
khô, hàm lượng
S ít dao động
Bất kỳ
1000 – 1800
800
15
0.5

300
Được sử dụng
rộng rãi
Sản xuất SO2
ĐiềuLàm
Sản xuất SO2
Tinh
Cơ
Lọc
LàmLàm
•
Phản ứng SO2 + 1/2O2 = SO3
–
Tỏa nhiết và giảm thể tích
–
Mức chuyển hóa là tỷ lệ giữa lượng
SO2 đã bị oxi hóa với lượng SO2 ban
đầu
•
Phụ thuộc nhiệt độ, áp suất
•
Tỷ lệ SO2 và O2 trong khí lò
Oxi hóa SO2 thành SO3
Oxi hóa SO2 thành SO3
3