bài giảng hóa công nghệ và môi trường

Trường đại học hồng đức
Khoa khoa học tự nhiên
Th.S Ngô Xuân Lương
Thanh Hóa, năm 2008
Phần giới thiệu:
HOÁ CÔNG NGHỆ BAO GỒM:
+ Hoá công nghệ I: 45t (Hoá công nghệ và môi ttrường)
+ Hoá công nghệ II: 45t (Hoá nông nghiệp)
Tài liệu tham khảo
1, Trần Thị Bích. Phùng Tiến Đạt. Hoá học công nghệ và môi ttrường. NXB giáo dục
1999.
2, Phùng Tiến Đạt. Trần Thị Bích Kỹ thuật hoá học. NXb giáo dục 1996.
3, Trần Thị Bích, Phùng Tiến Đạt. Hoá kỹ thuật đại cương T1. Nhà xuất bản giáo dục.
Hóa công nghệ và môI trường
Phần I:
Các nguyên tắc cơ bản
Trong sản xuất hóa học
Chương I
<3 TIẾT>
Có 5 nguyên tắc cơ bản:
+ Tăng tốc của các quá trình hoá học.
+ Thực hiện các quá trình liên tục tuần hoà kiến.
+ Liên hiệp giữa các xí nghiệp.
+ Cơ khí hoá tự động hoá các QTSX.
+ Tận dụng phế thaỉ chống ô nhiễm môi trường.
I/ TĂNG TỐC ĐỘ CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC.
- Sản xuất hoá học là làm biến đổi thành phần hoá học của nguyên liệu để tạo ra các sản
phẩm thông qua phản ứng hoá học. Vậy tốt độ của QTSX thuộc vàop tốt độ phản ứng
hiện hành.
- Làm tăng tốc độ của các phản ứng sẽ ảnh hưởng lớn tới giá thành sản phẩm.
- Để làm tăng tốc độ phản ứng hiện hành, tốc độ phụ thuộc yếu tố nào?

Giả sử một thiết bị sảy ra phản ứng sau:
mA + nB = qD
Tốc độ là biến thiên của một chất trong 1 đvtg
+ Nếu hệ ứng xảy ra trong hệ đồng thể: V = k.CAm.CBn
(CA nồng độ cấu tử A: CB nồng độ cấu tử B, k vào to)∈hằng số tốc độ chỉ
C = CAm . CBn gọi là động lực quá∆Đặt trình
t.∆V = k.
+ Nếu phản ứng xẩy ra trong hệ đồng thể và thuận nghịch
CN là động lực phản ứng thuận và nghịch)∆CT và ∆(
+ Nếu phản ứng vào∈xảy ra trọng hệ dịch thể (Rắn - Lỏng - Lỏng - Khí , Khí - rắng) thì
V còn diện tích tiếp xúc giữa các chất.
C.F (F diện tích tíêp xúc).∆V = K
Mặt khác từ các phương trình ttrên để tăng V cần tăng K mà.
E. Năng lượng hoạt hoá.
T. Nhiệt độ
R. Hằng số khí.
Vậy tăng tốc độ PƯhh cần.
+ Tăng động lực.
+ Tăng diện tích tiếp xúc.
+ Dùng xúc tác.
+ Nhiệt độ tăng.
1- Tăng động lực quá trình:
Động lực quá trình là hàm số của nồng độ
AC = CAm.CBm
Vậy muốn tăng động lực QT cần:
+ Tăng nồng độ: Làm giàu nguyên liệu (loại bỏ tạp chất) làm giàu quặng apatit trước khi
cho phản ứng với H2SO4 để điều chế supephốt phat, làm giàu quặng boxit trước khi đp
đ/c Al
+ Tăng áp xuất chất khí:
(N2 + 3H2 = 2NH3 tăng D của hổn hợp N2 + 3H2 bằng cách nén ở 300 atm)

+ Lấy sản phẩm ra khỏi khu vực phản ứng.
+ Cho các chất tiếp xúc nhau theo.
Chiều thích hợp. trong sản xuất H2SO4 Để tăng tốc độ đốt cháy FeS2 này ta cho FeS2 và
kk đi ngược chiều nhau trong lô đốt. Để hấp thụ SO3 với Hcao người ta cho SO3 và H2O
đi ngược chiều, cho SO3 đi vào đáy tháp hấp thụ, còn H2O (H2SO4L) dưới từ đỉnh tháp
xuống.
2- Dùng xúc tác và nhiệt độ thích hợp:
k tỷ lệ nghịch với E và tỷ lệ◊Theo pt Aseniut K = Ko.e-E/RT tăng K giảm E và tăng
T.◊thuận với T
+ Trong SX hở các PƯ thường xảy ra ở Fe2O3 + SO2◊t0 cao hơn nhiệt độ thường N2 +
H2 = 2NH3 (450 - 5000C) FeS2 + O2 nhưng nhiệt độ cao quá thì tiêu hao nhiệt liệu và
nhiều chất bị phân huỷ ăn mòn thiết bị nhanh có hại cho sản xuất. Vì vậy tăng to cần phù
hợp vớia tình hình thực tế.
+ Đối với các phản ứng thuận nghịch việc tăng t0 làm cho VT, VN đều tăng hoặc cân
bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (PƯ toả nhiệt) không có lợi cho sản xuất vì vậy chọn
1 t0 thích hợp cho QT chung.
VD: SO2 + O2 = SO3 + Q N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
+ Chất xúc tác là chất làm tăng V song không bị biến đổi trong QTSX. Nhiều phản ứng ở
đkt hoặc thiếu XT thì xảy ra chậm hoặc không xảy ra (N2 + O2 ; SO2 + O2 nhưng khi có
chất xúc tác ra t0 thích hợp thì xả ra nhanh gấp ngàn có lợi cho sản xuất.◊triệu lần
tăng V vậy việc làm xúc tác◊Xúc tác làm E thích hợp là nhiệm vụ quan trọng của kỹ
thuật hoá.
VD: SO2 + O2
3- Tăng diện tích tiếp xúc (F) giữa các chất trong pư
- Các phản ứng xảy ra trong hệ dị thể: rắn - lỏng; rắn - khí; lỏng - lỏng - khí việc tăng F
-> tăng QT khuyếch tán, tăng khả năng hấp phụ các chất -> V tăng.
- Tăng F cần:
+ Chất rắn đập nhỏ tới 1 kích thước nhất định phù hợp với thiết bị sản xuất và đk phản
ứng.
+ Phan chất lỏng hoặc tới chất lỏng lên bề mặt đệm rồi cho chất khí đi qua ( phun H2SO4

sau đó cho khí SO3 đi qua )
+ Khuấy trộn.
II/ THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH LIÊN TỤC TUẦN HOÀN KÍN TRONG SẢN XUẤT
HOÁ HỌC CÓ:
+ Quá trình liên tục, gián đoạn, tuần hoàn:
+ Quá trình gián đoạn mang tính chất chu kỳ: nạp nguyên liệu vào thiết bị, cho pư xảy ra
cho tới khi kết thúc, lấy spra -> theo (t) -↓đkpư luôn thay đổi, C> do đó năng xuất thấp
thiết bị nhanh↓V hỏng không có lợi cho sản xuất (chỉ phù hợp với sản xuất nhỏ)
+ Quá trình liên tục là QTSX không mang tính chu kỳ nguyên liệu được đưa vào thiết bị
một cách liên tục còn sp lấy ra một cách liên tục, các đkpư trong thiết bị luôn luôn ẩn
định.
VD: Sx H2SO4, bia, đường.
Ưu điểm:
- Không có sự ngừng hoạt động của thiết bị. Năng mất lao động cao, giảm giá thành sp.
- Giữ ổn định đk làm việc của thiết bị -> tạo đk điều khiển tự động và cơ khí hoá sản xuất
-> tiết kiệm lao động.
- Giảm diện tích thiết bị, nhà máy -> chi phí↓ xây dựng trên một đvsp -> hạ giá thành
sản phẩm.
- Đối với các QTSX có H thấp người ta đưa các chất ban đầu vào pư hết quay trở lại đkpư
để tận dụng triệt để nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm, chống ô nhiểm môi trường.
VD: QTSX NH3. rượu etylic từ C2H4
III/ LIÊN HIỆP GIỮA CÁC XÍ NGHIỆP VÀ NHÀ MÁY:
Trong sản xuất hiện hành các nhà máy hoặc các xí nghiệp của cùng một nàh máy có liên
quan hữu cơ với nhau. sản phẩm của nhà máy này là nguyên liệu cho nhà máy (xí nghiệp
khác) Ví dụ: xí nghiệp SX NH3 là nguyên liệu sản xuất HNO3, sự phát triển sự sản xuất
đòi hỏi có sự liên hiệp các nhà máy hoặc xí nghiệp sẽ làm giảm bớt chi phí vận chuyển,
bảo đảm an toàn sản xuất góp phần chống ô nhiểm môi trường.
+ Hạ giá thành sản phẩm: Do vậy nhà máy hoá chất thường xây dựng canh nhau tạo ra
khu công nghiệp rộng lớn gồm nhiều ngành sản xuất.
ở nước ta tuy CN chưa phát triển nhưng cũng có những liên hiệp hoá chất. Liên hiệp hoá

chất Việt trì, liên hiệp hoá chất phân đạm Bắc Giang. liên hiệp các nàh máy ở Biên Hoà,
đường Lam Sơn.
VD: Liên hiệp giữa các xí nghiệp:
IV/ CƠ KHÍ HOÁ, TỰ ĐỘNG HOÁ SẢN XUẤT:
- Muốn tăng năng xuất lao động, tăng hiệu quả sử dụng các nguồn nguyên liệu người ta
không chỉ thực hiện quá trình liên tục, toàn hoàn kín mà còn phải có khí hoá, tự động hoá
QTSX.
- Một đặt trưng nôit bật trong CNHH là các phản ứng thường xảy ra ở to và p cao các đk
ấy đòi hỏi ổn định và nghiêm ngặt, con ngươig khó có thể điều khiển trực tiếp một các
thủ công được. Mặt khá nguyên liệu (NH3, Cl2 ) hoặc sản phẩm H2SO4, HND3 đều
có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới sức khoẻ con người, gây tái nạn lao động. Vì
vậy cơ khí hoá, tự động hoá là 1 yêu cầu khách quan không chỉ vì mục đích kinh tế mà
còn vì an toàn lao động đối với người sản xuất.
- Người ta có thể cơ khí hoá hoặc tự động hoá từng khâu hoặc toàn bộ QTSX, ngày nay
với tiến bộ của KHKT "người máy" tin học đã tạo điều kiện cho việc tự động hoá điều
khiển từ xa các QTSX. Người ta chế tạo được các hệ thống kiểm tra nguyên liệu oà chất
lượng sản phẩm đira của xưởng hoặc điều khiển điều kiện phủ theo chương rình lập sẵn
nhờ hệ thống máy VT lập sẵn
- Cơ khí hoá, tự động hoá -> tiết kiện lao động, tăng năng suất lao động, tạo điều kiện
tăng chất lượng sản phẩm hạ giá thành sản phẩm.
VD: Tự động hoá, cơ khí hoá QTSX, xô đa đã làm tiêu thụ điện xuống 50%, tự động hoá
thiết bị trong sản xuất NH3 giảm tiêu tốn nguyên liệu 15 tăng năng suất lao động 5%.
V.TẬN DỤNG PHẾ THẢI CHỐNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG.
- Trong 1 QTSX h2 nào ngoãi SP chính còn có SP phụ và các chất phế thải. Các SP phụ
hoặc phế thải có ngay ở SP chính hoặc phải thảiphụ hoặc nguyên liệu có lẫn tạp chất
VD: Trong SX H2S04 phế thải là Fr208, QT làm sạch S02 tạo ra bụi, xỉ.
- Trong SX HN03 tạo ra phế thải là N0, N02
- Sản phẩm vôi: SP phụ là C02 và xỉ.
- Phế thải làm ô nhiễm môi trường, phải hoại điều kiện sống của con người, động thực
vật, sự ô nhiễm này đã tới mức báo động không chỉ ổ 1 nước mà toàn thế giới.

Ví dụ: Lượng CO2 có trong khí quyển vượt quá mức cho phép gây "hiệu ứng nhà kính"
làm T0 trái đất lên -> mực nước biển phát triển (CO2, CH4, H2O) không cho bức xạ
nhiệt của trái đất đi qua -> nó bao quanh trái đất như nhà kính.
- CO do đốt cháy khong hoàn toàn than -> phá hoại hệ moglobin trong máu -> mất khả
năng vận chuyển oxi -> ngạt thở.
- SO2 gây đau nhức mắt, cảm giác nóng cổ họng do quá trình quang hoá học xt S02 ->
S03 kết hợp với H20 - H2S04 cùng với mưa rơi xuống mặt đất "mưa axít" gây tổn hại
cho cây trồng, ăn mòn công trình xây dựng, dụng cụ sinh hoạt để hạn chế tác hại của phế
thải ta cần tận dụng, sử dụng các phế thải và tiến hành các biện pháp bảo vệ môi trường.
+ Xử lý các chất độc hại tới sức khoẻ con người Pb, C0, S02 N0.
+ Chế các phế thải thành sản phẩm có ích, có lợi về kinh tế hạ giá thành sản phẩm là 1
trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chống ô nhiễm môi trường 1 dây chuyền sản
xuất có hg trong thực tiễn. Công nghệ kém hoàn thiện, kỹ thuật lạc hậu thì phế thải bỏ đi
cùng nhiều. Các ngành thủ công nghiệp gồm, sứ, gạch đã gây ô nhiễm môi trường ở
nhiều vùng.
VD: Trong luyện kim màu thải khí có hàm lượng S02 thấp, trước đây không sử dụng, thải
vào kk -> ô nhiễm môi trường gây mưa a xít" ngày nay sử dụng SX H2S04.
- Xỉ lô gang, thép sau khi ghiền nhỏ dùng làm phân bón tốt vì chứa lâu vào nguyên tố vi
lượng.
- Xỉ lô cao, lô nung vôi dùng làm bê tông xỉ, đục gạch trong XD.
- Trong SX dùng chất tác quý sau một (t) làm việc mất hoạt tích người ta tìm các tác sinh
lại để phục hồi hoạt tính để sử dụng tiếp
+ Chống ô nhiễm môi trường khong chỉ bằng cách xử lý chất độc hại, sử dụng phế thải
biến nó thành SP có ích mà còn chuyển hoá chất thải của nhà máy thành chất không hoặc
ít làm hại môi trường trước khi thải.
VD: Khí thải SX NH03 có khí N0 có ảnh hưởng xấu tới bầu khí quyền nên phải nghên
cứu chất xúc tác để khử triệt để nó trước khi thải vào MT.
- Khí thải lô cao sản xuất phân lân thuỷ tích có HF, SiF4 rất độc với cây trồng -> xử lý nó
- đ kềm.
Vậy chống ô nhễm môi trường là nghĩa vụ của mỗi con người và toàn thế giới để bảo vệ

môi trường sống của chính mình và toàn TG. Công nghiệp hoá học ngày nay cung cấp
cho con người nhiều chất mới song cũng đưa vào môi trường 1 lượng chất độc lớn đầu
độc sự sống của con người -> chống ô nhiễm môi trường là một nguyên tắc của công
nghệ HH.
Chương ii.
Sản xuất axit SUNFURIC (4T)
I. VAI TRÒ CỦA AXIT H2S04.
+ H2S04 đã biết từ lâu, vào TK X nhà giả kim thuật Gobe điều chế H2S04 trong PTN từ
Fs2(S04) giữa thế kỷ XVIII người ta đ/c = PP nitroza hoá đốt lưu huỳnh vớ mối nitơ rát
-> h2 khí S02, N03, 02
S + NaN03 -> N02S + N02 + 02 + S02
hấp thụ khí = H20 -> H2S04
S02 + 02 + h20 N02 H2S04
Nồng độ H2S04 thu được 67% -> 75% phù hợp SX phân bón (còn nhiều tạp chất)
Ngày nay dùng PP tiếp xúc.
S02 + 02 S03 + H2S04 nồng độ đ H2S04 thu được V205 là 98% cao hơn và sạch hơn PP
nitroza hoá và thu được cả oleum xS03yH20.
+ Là hoá chất quan trọng nhất của CNHH, ứng dụng rộng rãi nhất trong nền KTQD vì thế
SX H2S04 ngày càng gia tăng
H2S04 - SX phân bón: sufe phốt phat đơn. G(H2P04)2CaS04 amoni phốt phát (NH4)S04
- Chế các nhiên liệu lỏng để làm sạch xăng dầu, faraffis, Hidrocac bon.
- Dùng trong tổng hợp hữu cơ: xúc tác - (CnH2n + H20 este hoá) phẩm nhuộn
- Dùng trong ngành luyện kim mạ điện
Nhà máy supehốt phát Lâm Thao H2S04 SX theo PPTX: XT V205
II. Nguyên liệu sản xuất H2S04
1. Nguyên liệu phong phú:
- Lưu huỳnh
- Hợp chất của S: Sun phua, kim loại, sunphát, quặng Firitsắt.
- Các phế thải chứa S và hợp chất của nó (VD: luyện kim màu phế thải chứa S02).
1. Lưu huỳnh

Trong tự nhiên có nhiều mỏ lưu huỳnh nó là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất H2S04 vì
dây chuyền SX đơn giản hơn đi từ nguyên liệu khác (T0 đốt cháy thấp, tinh chế S02 đơn
giản). Các nước có nhiều S: Mỹ, LX, Ba Lan, Canađa (Việt Nam chứa ít S) trước 1835 S
là nguyên liệu để sản xuất H2S04.
2. Quặng Firit
Thành phần chính FeS2: Firít sắt nguyên chất chứa 53,44%S, 46,56% Fe có màu vàng
xám.
Thành phần phụ: - Các kim loại màu Co, Ni, Cu
- Các hợp chất của Cu, Ni, AS, Si, Selen.
- Các oxit Al, Au, Ag, CaC03, Supat-> hàm lượng S trong Firit sắt = 50%
ở nước ta quặng Firis sắt chứa nhiều tạp chất -> % S= 15% nên không sử dụng trực tiếp
mà phải nhập khẩu (CT sufe phốt phát Lâm Thao)
Muốn sử dụng quặng nghèo để SX thì phải làm giàu quặng (loại bớt tạp chất )
3. Thạch cao: CaC04.2H20
- Thành phần chính: CaS04.2H20 hoặc CaS04 khan nung thạch cao: CsS04 -> Ca0 + S02
+ 02-> SP là Ca0, S02 -> dùng thạch cao vừa SX xi măng vừa SX H2S04, PP này ít sử
dụng chỉ phù hợp với H20 chứa ít S, Firit sắt.
4. Các phế thải công nghiệp chứa hợp chất của S.
+S04: phế thải lô cao luyện gang, thép, kim loại màu.
+ H2S phế thải khí lô cốc, khói lô đốt than chứa nhiều S
+ dd thải của kỷ nghệ gia công KL chứa H2S04 (pp thu hồi)
III. CHẾ TẠO HỖN HỢP KHÍ S02.
1. Nguyên tắc:
+ ở nước có nhiều S: Phun S ở trạng thái lỏng vào lò đốt, S1 + 02 -> H∆ < 0 12000C
phản ứng nhanh, hoàn toàn≈phản ứng toả nhiệt, T0
+ Đi từ Firit sắt (quặng thường dùng)
Đốt FeS2 trong lò đốt (trong KK)
6000C: 2FeS2 -> H∆2Fe + S2 (hơi) > 0 (thu)
t0 > 6000C S2 + 2002 -> H∆2S02 < 0 (toả)
Sau khi lưu huỳnh tách ra thì nguyên liệu trở nên xốp, thì FeS2 + 02 8500 FS203 + S02=

(3)
Kết quả h2 khí gồm: 7 - 9% S02; 10-11% 02 còn lại là N2 và một số tạp chất cần loại bỏ
khí tích chế H20, S03, S203, Sr02 HF và bụi (trong không khí C0S03 do một số
sunphat phân huỷ hoặc 1 phần S02 Fe203 S03.
- Tp xi: chuyển Fe203, Fe203 dùng cho kỷ nghệ luyện gang hay SX xi măng.
+ Ngoài ra, đốt H2S trong không khí
H2S + 02 -> H∆H20 + S02 < 0
2. Các điều kiện ảnh hưởng tới quá trình đốt quặng nhiệt độ.
- Vì FeS2 là nguyên liệu vắn -> T0 càng cao QT cháy càng nhanh, vì QT toả nhiệt -> chỉ
cung cấp nhiệt cho phản ứng lúc đầu sau đó tự xảy ra phản ứng càng mạnh liệt nhiệt toả
ra càng nhiều (> 8500) ở T0 quá cao nguyên liệu nóng chảy kết khối -> V thấm -> tắc lò,
ngừng SX vậy không thể tăng T0 1 cách tuỳ ý mà thực tế SX t0 = 600 - 8500C.
- Khi nhiệt độ tăng tốc độ QT phân huỷ FeS2 tăng mạnh hơn QT đốt Fé2 -> QT đốt Fe
xảy ra chậm nhất -> nó QĐ tốc độ toàn bộ QT đốt FeS2.
- T0 của lò đốt còn phụ thuộc vào cấu tạo lò đốt.
Diện tích tiếp xáuc của nguyên liệu và 02 (KK)
Diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và 02 (KK)
- QT đốt là QT xảy ra trong hệ dị thể vắn - khí - tốc đọ quá trình phụ thuộc vào diện tích
tiếp xáuc F. F càng lớn - V càng lớn (vì phản ứng xảy ra trên bề mặt quặng) vì vậy
- Nghiền quặng tới 1 kích thước phù hợp cho từng loại lò đốt < 8mm. (lò bơi chèo 6-
8mm, tân sôi 2-5mm ) nhưng kích thước không quá nhỏ vì dễ kết khôi ở độ ca0, khí đi ra
khỏi lò chứa nhiều bụi khó tinh chế.
- Tăng cường khuấy trộn để làm vở lốp oxit bao quanh bề mặt quặng
Tốc độ thổi oxi vào lò.
- Tốc độ QT phụ thuộc vào C02 -> tốc độ thổi 02 càng lớn -> C02 càng lớn - QT đốt
cháy càng nhanh -> toả nhiều nhiệt -T0 trong lò vượt quá nhiệt độ cho phép không có lợi
- Tốc độ thổi càng lớn - sẽ mang theo nhiều N2 và 02 dư -> giảm hàm lượng S02 (<
700C%), đồng thời giảm T0 của lò do tiêu tốn vào việc đốt nóng không khí.
- Thực tế SX khống chế 02 vào lò để cho hh khí có 71, S02 11% 02 (lượng 02 dư đủ để
dùng oxi hoá S02, C03) ngoài ra tốc độ cháy, Firít sắt còn phụ thuộc vào tích thể của nó

và các tạp chất trong quặng.
3. Lò đốt.
- Trong SX H2S04 người ta dùng các lò đốt khác nhau để đốt FeS2 ở kích thước khác
nhau và tp thích hợp,
a. Lò "bơi chèo" hay lò nhiều tầng
+ Cấu tạo: hình trụ cao 8m, đường kính 6m, vỏ bằng thép, phía trong xay bằng gạch chịu
lửa, có 7 tầng để đốt quặng, tầng trên cùng để sấy quặng và có cửa dẫn hh khí đi ra, tầng
cuối cùng có các cửa cho kk đi vào lò.
Các tầng đánh số theo thứ tự từ trên xuống, các tầng giữa có các cửa để sửa chữa và bổ
sung kk. Giữa lò có 1 trục quay bằng gang đường kính 0,9m và kéo cho nó chuyển động
từng T1 - T7. KHi trục quay nó là 1 máy khuấy, phía dưới tầng T7 có lỗ tháo xỉ ra.
+ Hoạt động: Quặng từ bể quặng đổ vào tầng sấy các năng vào đảo quặng và cào nó vào
gần trục lò rồi rơi xuống các tầng đốt.
Tầng đốt 1: 6500C 2Fé2 -> 2Fé + S2
1 phần S2 + 202 -> 2S02
Tầng đốt 2: 650 - 7500C, S2 + 02 -> S02 (đại bộ phận)
1 phần: FeS + 02 -> Fe203 + S02
Tầng 3, 4: phản ứng chảy mạnh nhất FeS + 02 -> Fe203 + S02 (800 - 8500)
T5 - T7: QT cháy dần
HH khí lấy ra ở đỉnh lò, kk đi lên tử cửa tầng T7 ngược với chiều c/đ của FeS2
Nhờ quạt hút mà Plô < Pkk -> S02 không hay ra ngoài làm ô nhiễm môi trường.
NL: Quặng Firit sắt chứa 50% S. 6 - 8mm
b. Lò tần sôi
Trong lò tần sôi quặng luôn luôn c/đ giống hiện tượng sôi của chát lỏng. Để tạo ht "sôi"
phía dưới lò đốt quặng có 1 lưới thép, kk thổi từ phía dưới lò qua lưới thép - quặng trên
lưới thép luôn c/đ giống như sôi
- ở trạng thái lư lửng quặng tiếp xúc tốt với kk, bị đốt cháy nhanh -> S02. Xí có kích
thước nhỏ bị thổi lên phía trên, và tháo ra ngoài (d bé) hh khí lấy ra phía trên lò.
H cao hơn lò "bơi chèo" t0 phản ứng cao hơn -> cao hơn kích thước quặng 2-5mm
c. Lò phun:

Đốt quặng ở dạng bụi (kt bé) có % S bé không thể đốt trong các lò khác. Cao 10m, đường
kính 4m cấu tạo rỗng. Quặng được kk phun vào lò từ dưới đáy lò ở trạng thái đó quặng bị
đốt cháy (phản ứng xăng ra toàn bộ lò) từ đích lò bổ sung không khí vào lò xí rơi xuống
đáy lò. hh khí S02 = 12%
Công suất lớn -> hh khí nhiều bụi, khs tích chế do bé.
IV. TÍNH CHẾ HH KHÍ S02.
HH khí ra khỏi lò đốt chứa 7% S02 và nhiều tạp 11% 02 N2
Chất: bụi, hơi H20, oxit asen, selen và các hợp chất của F (GF). Các tạp chất làm mất tác
dụng xúc, tác (HĐ) oxi hoá S02 -> S03, làm cho a x H2S04 bị nhiễm bẩn - phải loại bỏ -
PP tinh chế.
+ Tách bụi:
Cho h khi đi qua hệ thống lắng lcọ bụi nhờ lực li tâm, khi đó các hạt bụi lớn va đập vào
các xiclon và rơi xuống đáy
- Sau đó đi qua thiết bị máy lọc điện tạo ra điện trường mạnh còn hoá chất khí, các ion
c/đ về cực traid dấu gặp các hạt bụi nhỏ, tích điện và cùng d/đ về điện cực bị giữ lại
+ Tách asen oxit - se len oxit.
Cho hh khi đi qua tháp rữa các oxit của asen, selen bị giữ lại do t0 V các hơi của oxit
đóng vắn, rơi xuống.
+ Tách "mù" axit H2S04.
Do trong dòng khí có S03, hơi H20 - chúng kết hợp với nhau tạo các hạt H2S04 ở dạng
sương mù - > ăn mòn thiết bị và hỏn xt. Tách mù nhờ hệ thống lọc điện vớt.
+ Tách hơi H20 (làm khô)
H20 làm xúc tác bị ẩm, vở vụn -> tách H20 bằng cách cho đi qua chất háo H20 ( dd
H2S04 98%). Tưới H2S04 đ từ trên đỉnh tháp xuống, H2 khi đi từ dưới lên.
V. Oxi hoá S02 thành S03 bằng xúc tác V205
1. Cơ sở lý thuyết
- Phản ứng oxh S02 bằng 02 là 1 phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt
S02 + 1/2 02 S03 + Q
ở nhiệt độ thường hoặc cao nếu không có xúc tác phản ứng không xảy ra
- Cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận khi tăng P va giảm T0 độ

ở T0 thấp cân bằng chuyển dịch về phía tạo S03 nhưng nhiệt độ thấp quá chất xúc tác
chưa phát huy tác dụng, ở 4000C phản ứng bắt đầu xảy ra rõ rệt, còn ở t0 cao quá CBCD
theo chiều nghịch và chất xúc tác bị phá vỡ cấu trúc -> mất hoạt tích.
- Trong thực tế SX dùng xúc tác V205 t0 thích hợp là 4500C
- Có 2 nhóm xúc tác:
+ PT được mang trên chất mang là amiăng,
+ Nhóm 2: bao gồm các oxits KL: V205
Thực tế dùng xt phổ biến nhất là V205 cùng với 1 số chất phụ gia khác H20, Si02, K20,
Ca0 phụ gia tăng đọ bền cơ học, tăng hoặc tính ít ngộ độc bởi tạp chất.
- Khi tăng C02 khi V tăng và CBCD theo chiều tạo S03 -> H tăng.
Vậy oxi hoá S02 -> S03 với xúc tắc V205 ở T0 4500C hàm lượng 02 kk là: 11% còn S02
7% thì H = 98% (p = 1atm)
Mặt khác H còn phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc của chất phản ngs với xúc tác tăng V
chuyển hoả.
2. Thiết bị oxi hoá: Tháp tiếp xúc
+ Cấu tạo; Hình trụ, cao 8 - 10m đường kính 3-4m vỏ bọc thép phía trong xây = gạch
chịu lửa chống ăn mòn.
Chất xúc tác chia thành 4 - 5 lớp đặt nằm ngang trong thiết bị giãư các lớp xúc tác là các
óng hình trụ đặt song song để thực hiện trao đổi nhiệt S02 - S03.
+ Hoạt động:
Khí S02 đốt nóng sơ bộ đi vào đáy tháp tiếp xúc qua thiết bị trao đổi nhiệt độ song song
xen giữa các lớp xúc tác (đi ngoài ống )để nâng T0 tới 4500C (do S03 truyền cho) sau đó
đi qua lớp xúc tác thứ nhất tại đây S02 + 02 -> S03 + Q -> dòng khí có T0 > 4500C đi
vào trong ống được làm lạnh nhờ S02 đi ngoài ống, khi đó nhờ QT trao đổi nhiệt dòng
khi qua lớp tiếp xúc thứ 2 QT diễn ra ở lớp XT thứ nhất. Sau đó qua lớp 3,4 -> H = 98%.
Đây là 1 kiểu tháp thường áp dụng (CT sufepot phát Lâm Thao)>
VI. Hấp thụ S03:
S)3 + H2)( -> H2S04 + Q
Trong thực tế không dùng H20 để hấp thụ S03 vì khi đó tạo mù axit H2S04 là các hạt
H204 nhỏ không ngưng tụ thành giọt lớn để tạo dd H2S04 lỏng theo khi bay ra ngoài ->

thất thoát SP, ăn mòn thiết bị ONMT. Vì vậy người ta dùng H2S04 đặc (có P hơi thấp) để
hấp thụ S03 tạo oleum XS03yH20 (yH2S04) (S03 tan trong H2S04 dd) khi pha oleum =
H20 -> dd H2S04 có C tuỳ ý. (hoặc dùng oleum).
- QT hấp thụ xảy ra trong hệ di thể (kk)
GĐ1: Vận chyuển khí S03 tới bề mặt chất lỏng
gđ2: Hấp thụ xảy ra trên bề mặt và trong lòng chất lỏng, đồng thời ở pha khí S03 + H204
-> H2S04 hơi H2S04 bảo hoà ngưng tụ thành hạt nhỏ như sương mù C bị axit hấp thụ ->
hấp thụ S03 không dùng H20, H2S04 L mà người ta dùng kk đẳng phí.
H2S04 98,3% H20 1,7% để hấp thụ S03 vì khi đó pha khí gần S03, hơi H20 trong kk này
mịn
ở pha khí phản ứng xảy ra nhanh, còn hấp thụ S03 = chất lỏng xảy ra chậm hơn, tốc độ ấy
phụ thuộc tốc độ khuyếch tắn S03 tới bề mặt chất lỏng, phụ thuộc vào C%, H2S04. Khi C
% H2S04max -> Vmax (98,3%)
áp suất hơi eleum và hàm lượng S03 trong pha phí tăng khi T0 tăng -> khi T0 tăng thì P
hơi H2S04 tăng -> tốc độ QT giảm. (phản ứng toả nhiệt)
- T0 thích hợp 600C.
ĐK thích hợp: mục đích QT hấp thụ là: S03 hấp thụ hoàn toàn, giảm hàm lượng S03 theo
khí thải và SX oleum đạt tiêu chuẩn 18,5
- 20% lạnh khí S03 tới 300C dd H2S04 98,3% làm lạnh sau đó cho đi ngược chiều trong
tháp hấp thụ.
+ Tháp hấp thụ trụ, cao 10m phía trong lát gạch chịu axits, phần không gian tháp xếp đầy
các đệm rồng hình trụ bằng sứ hoặc chất dẻo để tăng F cỷa S03 với chất lỏng. Phun
H2S04 98,3% từ đỉnh tháp xuống chảy qua tấm đệm, S03 làm lạnh và đi ngược từ đấy
lên.
Đầu trụ S03 làm nguội sau đó đi qua T1 tưới oleum, S02 dư đi qua T2 tưới H2S04 đ
H = 99%.
Chương iii.
TổNG HợP NH3 Và SảN XUấT AXíT HN03
(4 TIếT)
I. TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ VÀ CÁC PHƯƠNG

PHÁP ÔTNGR HỢP CHÚNG TỪ KHÔNG KHÍ.
Các hợp chất của nitơ có vai trò rất quan trọng trong đời sống đọng thực vật và con
người. Ni tơ có trong TP các chất prôtít - Ni tơ là nguyên tố của sự sống
- NH3 và muối nitơ rát là hợp chất chủ yếu để tổng hợp protít (đạm)
- NH3, NH03 làm phân bón và thức ăn cho gia súc
Ngoài ra còn là SP trung gian điều chế chất dẻo thuốc trừ sâu, thuốc mở (TNT) và nhiều
hàng hoá quan trọng cho nền KTQD.
- Các hợp chất của nitơ có giá trị trong CN có sẵn trong tự nhiên rất ít. Vì thế người ta
phải tìm các tổng hợp chúng từ nitơ không khí.
+ Phương pháp hồ quang: N2 + 02
Đây là phản ứng thuận ngịch, thu nhiệt
Để phản ứng ra theo chiều thuận ngịch thì cần Cno.
QT này xảy ra trong thiên nhiên khi có sấm sét, mưa lớn -> gt câu tục ngữ "lúa chim lấp
ló đầu bờ, nghe ba tiếng sấm phát cờ mà lên".
+ Phương pháp Xianamit.
H = 301,5 KJ/nol.∆Khi cho: CaC2 + N210000C CaCN2 x C
Can xi xianamit được dùng trong CNHH và luyện kim màu nó chứa 18.20% Nitơ. PP này
tiêu tốn nhiều năng lược nên ít sử dụng vì không có lợi về mặt KT.
+ PP amoni ac. Đây là PP kinh tế hơn các PP khác tiêu tốn điện năng ít hơn -> được dứng
dụng rộng rãi trong nền KTQD.
H∆N2 +3H2 4500C xt 2NH3 < 0
trong chương trình này tính bày chi tiết QT chuyển hoá N2 (kk) thành hợp chất của nitơ
qua con đường amoniac.
II. TỔNG HỢP AMONIAC.
1. Nguyên liệu: N2,H2 chúng không sẵn có trong tự nhiên vậy ta phải điều chế chúng từ
các nguồn có sẵn, trong tự nhiên H20 kk
a, N2
KK chứa 78% N2, 21% 02, 0,94% Ar và 1 số khí khác C02, S02, H2, Ne, Xe.
Hoá lỏng không khí ở nhiệt độ thấp (-2000C) áp suất cao. Sau đó chúng cắt phân đoạn kk
lỏng khi đó N2 có T0S = 195,80C bay hơi trước, còn 02 có T0s = -1830C bay hơi sau.

Do đó ta thu được nguyên chất và 02 dùng hàn cắt và trong bệnh viện (T0sar = -
185,70C) (Dựa vào T0 sôi khác nhau)
b. H2
Điện phân H20: H20 = H2 + 1/2 02 (tốn điện năng -> chỉ S/d cho các nước có nguồn điện
rẻ tiền)
+ Chuyển hoá khí Ch4 hoặc đốt của nó
Cho CH4 phản ứng với H20, C0, C02 ở T0 cao từ 800 - 11000C không cóc xúc tác hoặc
ở 800 - 9000C vỏ xt, ni mang trên Al203 hạơc Mg0. Ch4 + H20
Sau đó: C0 + H20 Fe203 C02 + H2 (2) (vì sinh ra C0)
Từ VD và (2) phản ứng T4: Ch4 + C02 + 4H2
+ Tách HH sinh ra từ quá trình chế tạo than cốc
Khí lò cốc: 60% H2, 25% CH4, C0, C02, NH3, N2 C6H6, C2H4, hoá lỏng khí lò cốc các
khí chuyển sang TT lỏng còn H2 ở TTK (vì T0 SH2 = - 252,20C bé nhất) hấp thụ NH3
có trong khí = dd axits.
Ngoài ra còn đp dd NaCl -> H2 ở catốt.
c. Tạo hỗn hợp N2, H2
NL: H20, kk, than. cho hỗn hợp không khí
- H20 đi qua than nóng đỏ
- Loại bỏ C0, C02, 02, Ch4, H2S và bụi để tạo ra hh khí phù hợp cho QT tổng hợp NH3
< pp này a/d ở nhà máy phân đạm Hà Bắc)
2. Làm sạch hỗn hợp khí:
Làm sạch sử dụng các pp: hấp thụ, ngưng tụ và hiđro hoá các xúc tác.
+ Tách bụi (tạp chất cơ học: tro, dầu máy); a/h tới xúc tắc, ăn mò thiết bị, khử chúg bằng
cách cho hh khi qua hệ thống lọc điện khô, ướt, hệ thống lắng lọc ly tâm.
+ Tách H2S: Làm ngộ độc xúc tác của giai đoạn tách C0 và tổng hợp NH3 nên phải loại
bỏ triệt để h/c của S bằng các dùng các chất hấp thụ được H2S như sắt hđrôxit lẫn Ca0 và
mặt của hoặc bagơ hữu cơ:
Phương pháp khô (dùng sắt hiđro xít)
+ Chuyển hoá CO = CO2
Dùng H2O để chuyển hoá đồng thời tạo H∆thêm H2 cho phản ứng hoá học CO + H2O

CO2 + H2 < O
+ Tách CO2:
Hấp thụ hoàn toàn ta dùng dung dịch kiềm, hoặc hấp thụ = H2O lah ở P = 16,25 atm,
hoặc dùng ba zơ hữu mcơ: etanol min, hấp thụ 1 lượng lớn CO2, sau đó đi qua RNH2 =
P = 1atan H2O + CO2 thì được CO2 ( RNNH3)2 CO3↓tuabis
RNH2 + H2O + RNH3 HCO3⊃CO2
Đun nóng dung dịch -> CO2
+ Tách CO: vì CO + H20 = C0 H∆+ H2 < 0 là phản ứng thuận nghịch nên hh khí còn lưu
lượng nhỏ C02
C0 dùng dd Cu (CH3C00)2 trong NH3 ở P = 12- 300 atn
T0 = 250C hoặc hidro hoá với xt: ni/0r203 ở 1500C, P = 3 atm
[Cu◊Cu(NH3)n00CCH3 + CO (NH3)n-1Co]00CCH3
Co + 3H2 = Cu4 + H20
3. Cơ sở lý thuyết tổng hợp NH3
Phản ứng: N2 + 3H2 = 2NH3 tam giác H <0.
dđ: phả ứng thuận nghịch, toả nhiệt theo chiều đồng thể, giảm thể tích (số mol khí) theo
chiều thuận và cân xúc tác (vì H thấp )hay V chậm.
Các yếu tố a/h: Nồng độ, T0 P có a/h tới
Chuyển dịch cân bằng, xúc tác a/h tới tốc độ phản ứng
+ Nhiệt độ:
Đây là phản ứng toả nhiệ theo chều thuận -> khi tăng T0 CBCD theo chiều nghịch, thấp
T0 cân bằng CD theo chều thuận tạo NH3.
Nhưng ở T0 thấp qua V chậm -> phản ứng coi như không xảy ra ở T< 4000C phản ứng
bắt đầu xảy ra V bé -> H bé không có lợi cho SX T0 thích hợp: 4500C
+ áp suất:
Phản ứng thuận là QT thấp số mol khí của hệ -> P của hệ thấp -> tăng P -> CBCD thuận
(có ) thấp P - nghịch.
Thực tế SX có thể thực hiện ở P: 100 - 150 atm.
250 - 600atm; 600 - 1000atm, ở nước ta công thương phân đạm bắc gian tổng hợp NH3 ở
300atm

+ Nồng độ: tăng CH2, CN2 à thấp CNH3 cân bằng CD theo chiều thuận -> H cao.
-> Muốn vậy điều chỉnh nổng độ sao cho HN2:NH2 = 1:3, lấy dẫn NH3 ra khỏi hh phản
ứng và H2, N2 chưa phản ứng quay trở lại tháp tổng hợp (chu trình tuần hoàn kín) ->
Hcao.
+ Xúc tác:
- Nếu không có xúc tác thì ở bất kỳ T0 nào, P nào phản ứng xảy ra với V rất bé Co xảy
ra) để tăng V cần dùng xúc tác.
XT là 1 số KL: Fe, Pt, Mn trng CN thườpg dung Fe ở 2 dạng:
- oxit sắt: Fe0, Fe203,m Fe304 theo
- Fcrixianua Fe (CN)2 ít sử dụng
Thường dùng HH oxit sắt Fe0, Fe203 thêm 1 số phụ gia khác Al203, Ca0, Si02, K20
với tỷ lệ Fe304⌠Fe2+/Fe3+ = 0,5
Cơ chế xúc tác:
- Oxit sắt khong có t/d xúc tác mà chỉ có Fe mới có hoạt tính xúc tác vì thế trước khi có
hh N2, H2 đi qua xúc tác ta phải "hàn nguyên" xúc tác bằng ccsh cho H2 đi qua xt ở t0
cao
Fe304 + H2 -> Fe + H20.
Fe sinh ra bám trên chất mang là các oxit Al203
đóng vai trò xúc tác cho phản ứng hoá hợp N2 + H2 -> NH3
Vai trò phụ gia:
- Tăng bề mặt tiếp xúc của xt với chất phản ứng (K20) xúc tác dễ thoát ra. Thuận lợi cho
việc hấp thụ N2, H2 trên bề mặt).
- Xúc tác không bị phá vỡ ở T0 cao (Al203 chịu nhiệt cao)
- Không bị ngộ độc bởi các tạp chất có trong hh khí (cao, Si0c)
4. Tháp tổng hợp NH3
Hình trụ tròn, bề dày 20cm, cao 12-20m hình trụ tròn, bề dày 20cm, cao 12-20m, đường
kính ruột 1 – 1,4m. Tháp đặt thẳng đứng phía trên dưới có nắp đậy. Tháp làm việc ở D =
300atm thì phần trên đặt xúc tác, phần dưới là bộ phận trao đổi nhiệt khí NH3 nóng đi
trong ống nhỏ, N2 , H2 đi ngoài để hấp thu nhiệt trước khi qua xúc tác.
HH N2 + H2 đưa vào tháp từ trên xuống dưới qua không gian giữa hộp đựng xúc tác và

vỏ tháp rồi đi qua bộ phận trao đổi nhiệt đi ngoài các ống dẫn NH3- ra khỏi tháp, sau đó
theo ống trung tâm lên phía trên hộp đựng xúc tác để đi vào các ống đặt trong khối xúc
tác, tại đây N2 + H2 đốt nóng tới 4500C nhờ Q phản ứng. Tác động này còn điều chỉnh
nhiệt độ khối xúc tác đốt nóng quá cao. Sau khi đạt nhiệt đội 4500C đi qua các lớp xúc
tác –> NH3. NH3 đi qua các hệ thống ống dẫn xuống đáy tháp và ra ngoài để hoá lỏng.
5. Dây chuyền sản xuất.
Hình
Dây chuyền sản xuất NH3 ở P = 300atm
1. Tháp tổng hợp 2. Làm lạnh NH3 = H2O
3,6. Thiết bị tách NH3 4. Bơm nén tuần hoàn
5. Thiết bị lọc tách dầu, làm lạnh: dd NH3
Hoạt động: Sau khi lọc sạch HH N2 : H2 = 1: 3 về thể tích được nén ở P = 300atm được
đưa vào tháp I. tại tháp I :
NH3 +Q◊N2 + 3H2
Nhiệt toả ra dùng sấy HH phản tiết kiệm nhiệt lượng hạ thấp nhiệt độ xúc tác (không bị
phân huỷ)◊ứng vào sau HH sau phản ứng gồm N2, H2, NH3 được dẫn vào thiết bị làm
lạnh 2 (bằng H2O 310C) để hoá lỏng NH3 và được thu hồi ở thiết bị 3. HH khí ra khỏi 3
chứa N2, H2 và một ít NH3 được đưa vào thiết bị 4 để tăng P NH3 sinh ra làm lạnh ở
thiết bị 6, 7. ở thiết bị 6 H2, N2 chưa phản ứng được quay về tháp 1 để tổng hợp NH3.
Hiệu suất phản ứng: 20 – 25% nhưng nhờ chu trình tuần hoàn kín thì các 100%) (pđ Hà
Bắc)≈khí phản ứng chuyển hoá hoàn toàn thành sản phẩm (H
III. SẢN XUẤT XÍT HNO3
1. Các phương pháp sản xuất HNO3
về sau nguồn nguyên liệu quăng nitơrat trong thiên nhiên không phổ biến.
- Đầu TK 20 dùng phương pháp hồ quang điện (N2 +02 KK ở nhiệt độ cao).
Phương pháp này tốn nhiều điện từ khi tổng hợp được NH3 dùng:◊năng
- PP oxi hoá NH3 (3gđ)
Giai đoạn 1: oxi hoá NH3 thành NO = PP tiếp xúc
NO + H2O⌠NH3 + O2
Giai đoạn 2: oxi NO2)◊hoá NO thành NO2 (NO = 1/2O2

Giai đoạn 3: hấp thụ NO2 bằng H2O
(NO2 + H2O = HNO3 + NO)
2. Cơ sở lý thuyết.
a. oxi hoá NH3 bằng phương pháp tiếp xúc
Tuỳ điều kiện và chất phản ứng mà xảy ra theo các phản ứng
(1) TPSP phụ thuộc vào tốc độ các phản◊(2) (3): một chiều, đồng thể, toả nhiệt ứng.
Vậy để sản xuất HNO3 người ta tìm cách để phản ứng (1) xảy ra với tốc độ nhanh nhất
và hạn chế phản ứng (2) (3) với tốc độ nhỏ nhất.
* Chọn xúc tác thích hợp cho phản ứng VDL
Thực tiễn sản xuất sử dụng hợp kim PT : 950, Rh NO với H = 98%.◊ NH3 ◊3%, Pd 2%
+ Tăng F của xúc tác với HH khí, xúc tác kéo thành sợi dệt thành lưới căng theo tiết diện
của tháp oxi hoá. Số lưới xúc tác phụ thuộc vào P (P thường 3 – 4 lưới 10at 16 – 19 lưới).
+ Khi dùng xúc tác pt, làm sạch HH khí NH3 không chứa PH3 (ngộc độc xt), hợp chất
của (SO2, H2Cl) làm giảm hoạt tính xúc tác của pt.
* Nhiệt độ: ôxi hoá NH3 bắt đầu xảy ra ở 1450C: 300 – 4000C chủ yếu tạo N2 (NO rất
ít). Khi nhiệt độ tăng hàm lượng NO tăng, để chủ yếu xảy ra phản ứng (1) thì quá trình
ôxi hoá xảy ra ở nhiệt độ 97,5%◊cao 7800C H = 97
Thực tế 800 – 9000C nếu t > 9000C thất thoát xúc tác.
* Nồng độ:
Từ (1) (3) nO2/nNH3 giảm dần để quá trình oxi hoá xảy ra
dùng dư O2◊Theo phản ứng (1) thì nO2/ nNH3 cao
nO2/nNH3 > 1,7 hay O2 dư 30% so với lượn phản ứng, O2 dư dùng cho giai đoạn 2.
* Tốc độ thổi có◊ giảm hiệu suất tạo NO songtăng cường độ sản xuất ◊khí: Tốc độ thổi
khí cao phải thổi khí với một tốc◊ lượng xúc tác mất đi giảm ◊lợi nhưng tăng quá cao
độ phù hợp.
* áp suất:
Về mặt LT: áp suất không ảnh hưởng tốc độ phản ứng (1) nhưng oxi hoá ở P cao –> có
lợi cho sản xuất. Do◊công suất thiết bị cao đó trong sản xuất CN oxi hoá NH3 ở 9atm thì
hiệu suất giảm 1 – 2% so với P = 1atm song năng suất lao động cao.
VD: 1kg PT oxi hoá được 1,15 tấn NH3 / 24h ở P = 1atm, 10 tấn /24h ở P = 10atm

Mặt khác ở P cao tăng tốc độ ô xi hoá giảm thế tích tháp hấp◊ NO2 ở giai đoạn 2 (vì
phản ứng thuận nghịch) ◊NO thụ)
Thực tế sản xuất ở P = 9 – 10atm hoặc P = 1atm Tuỳ PP chế tạo◊ HNO3.
NO2◊b. Oxi hoá NO
H∆ NO2 ⌠NO + 1/2 NO2 < o
Nhiệt độ < 1500C phản ứng xảy ra hoàn toàn theo chiều thuận (1 chiều)
Nhiệt độ > 1500C phản ứng thuận nghịch, nhiệt độ > 8000C sự oxi hoá không xảy ra
Nhiệt độ > 1500C phản ứng đồng thể, thuận nghịch, toả nhiệt và giảm thể tăng P, giảm
nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều◊tích theo chiều thuận có lợi cho quá trình sản
xuất với Hcao.◊thuận
Nếu trong điều kiện không đủ HH khí ngoài NO2 còn có N2O3, N2O4, NO (N2O4 tạo
thành ở nhiệt độ thấp dư◊O2 O2,
N2O4)◊2NO + O2
(NO)2 + Q⌠Quá trình oxi hoá: 2NO
⌠(NO)2 + O2 NO2 + Q
khi tăng◊Qúa trình tạo (NO)2 là quá trình thuận nghịch toả nhiệt giảm CNO2.◊ giảm C
(NO)2 ◊nhiệt độ
Vậy TTSX.
H = 92%, NO dư◊Ở P = 1atm hấp thụ = dd kiềm mà không tiếp tục chuyển hoá do mất
(t) và VTB lớn. Để đạt hiệu suất NO2, N2O4 cao thì P = 8 – 10atm, t < 2000C.
Giai đoạn này xảy ra khắp không gian trong dây chuyền sản xuất tháp hấp thu ống dẫn.
c. Hấp thụ NO2 bằng H2O
tăng V◊phản ứng một chiều, toả nhiệt, dị thể (khí - lỏng)
+ Tăng F chất khí – lỏng bằng cách tạo ra các tháp có đĩa nằm ngang và cho khí đi từ
dưới chui qua đĩa đi lên và H2O đi từ đỉnh tháp xuống (NLN dòng)
Vì quá hạ thấp nhiệt độ tăng p làm sạch chất lỏng trong tháp hấp thụ◊trình toả nhiệt đến
nhiệt độ 750C.
ở 250C P = 1atm ddHNO3 : 48 – 50%
P = 8-10atm đHNO3 > 60 – 62%
(vì quá trình xảy ra đồng thời với giai đoạn 2)

3. Sản xuất HNO3 loảng: Sử dụng 3 hệ thống
+ Hệ thống làm việc ở P = 1atm
+ Hệ thống làm việc ở áp suất cao (6 – 8atm)
NO (P áp suất thường)◊+ Hệ liên hợp: NH3 NO2+H2O: áp suất cao
a. Thiết bị oxi hoá NH3 ở P thường
Gồm 2 phần:
Phần dưới gồm hệ thống phân phối và lọc HH khí NH3 + O2.
Phần trên căng các lưới xúc tác PT theo phương nằm ngang của thiết bị. Có từ 3-4 lưới
PT dưới lớp xúc tác PT có một lớp xúc tác không phải là PT, nó được đặt trên một hệ
thống ghi đỡ. Phần dưới của thiết bị là khu vực trao đổi nhiệt thừa sau phản ứng với H2O
để sản xuất hơi H2O.
Hoạt động:
Không khí và NH3 sau khi làm sạch và được đốt nóng tới 200-2500C ở thiết bị (1) sau đó
đi qua thiết bị oxi hoá (2)
NO + H2O◊NH3 + O2
NO2◊NO + O2
Sản phẩm thu được gồm NO, NO2, N2O4, N2, O2 được làm nguội ở thiết bị (3) thiết bị
sinh hơi H2O trao đổi nhiệt NO2,◊với H2O ở 35 – 450C tại đây tạo thành HNO3 10 –
20%, NO +O2
NO2 + H2O HNO3+ NO◊
HNO3 loãng tách ra ở thiết bị 4, khí NO được dẫn vào tháp hấp thụ HNO3.◊ NO2 ◊(5)
tại đây NO
HNO3 thành phẩm lấy ra đầu tiên ở đây. Có thể dd HNO3 50% đem cô đặc tới nồng độ
cao hơn 68%, 5%. Khí◊dùng 3,4 tháp hấp thụ NO dư được dẫn vào tháp ôxi hoá (6) sau
đó dẫn và tháp hấp thụ 7 (bằng dd kiềm)
NO2;◊NO + O2
NaNO3+ NaNO2 + CO2◊NO2 + NaCO3
sau đó khí thải thoát ra ngoài không khí
+ Sản xuất HNO3 L ở P = 6-8atm, hh NH3 + O2 nén tới ◊ ddHNO3 thành phẩm : 58-
60% và 97-98% NO ◊P = 6-8atm, nhiệt độ = 120 – 1800C HNO3

4. Sản xuất HNO3 đặc:
Có 2 phương pháp:
+ Cô đặc HNO3
+ Tổng hợp trực tiếp từ nitơôxit
a. Cô đặc dd HNO3
- Không thể làm bay hơi H2O của dd HNO3 vì H2O và HNO3 tạo ra hh đẳng phí ở nồng
độ HNO3 68,5% sôi ở 1200C.
chất háo nước thoả mãn 3 điều kiện: hút H2O tốt,◊- Muốn làm mất H2O thực tế chọn
H2SO4, Mg(NO3)2◊không phản ứng với HNO3, để tách HNO3
b. Chế tạo HNO3 đặc từ N2O4 lỏng
4HNO3 + 59,5KJ⌠2H2O4 + 2 H2O + O2
Hấp thụ trong nồi hấp ở 50atm, 750C
+ Đ/c N2O4 lỏng có 2 cách:
cách 1: ngưng tụ trực tiếp từ khí NO và làm lạnh ở P thấp. Qúa trình này đỏi hỏi NO phải
ôxi hoá NO2 và hàm lượng NO ban đầu cao, nhiệt độ làm lạnh không bé hơn –◊hoàn
toàn 800C vì N2O4 kết tinh.
2NO2 = N2O4
cách 2: hấp thụ khí NO = dd HNO3 đđ ở nhiệt độ thấp do NO2 tạo thành tan tốt trong dd
HNO3đđ (97 – 98%) gọi là niterobum HNO3nNO2.
NO + 2HNO3 => 3NO2 + H2O
nNO2 + HNO3 => HNO3 – n NO2
NO2 tách◊ dd chứa 30% NO2 đun nóng dd tới 800C ◊hấp thụ NO = dd HNO3đđ N2O4
: 2NO2 =◊ra khỏi dd ở TT khí sau đó làm lạnh và ngưng tụ ở – 80C > N2O4
cách 2 ít sử dụng◊Do đ/c N2O4 phức tạp, khó khăn
Chương iv.
ĐIệN PHÂN DUNG DịCH NATRICLORUA
I. NHẬN XÉT CHUNG
- Điện phân dung dịch NaCl để đ/c 2 hoá chất cơ bản NaOH, Cl2.
Cl2 đ/c dd HCL hợp chất chứa clo, PVC tơ Clorua, dung môi clo rofooc CHCl3,
C6H6Cl6, thuốc tẩy (nước clo, nước gia ven).

NaOH sản xuất xà phòng, CN gi ᠠ

Hóa Công 2
Trường đại học hồng đức
Khoa khoa học tự nhiên
Th.S Ngô Xuân Lương
Thanh Hóa, năm 2008
Chương v.
SảN XUấT PHÂN BóN
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Trong sản xuất nông nghiệp người ta sử dụng chủ yếu 3 dạng phân bón hoá học: đạm –
lân – ka li
* Phân đạm:
Hợp chất chứa Nitơ
Cung cấp đạm cho cây trồng dạng NH4+, NO3
Hàm lượng đạm được đánh giá qua %mN có trong phân bón đó
Bao gồm: Urre (NH2)2CO, đạm một lá: (NaNO3,(NH4)2SO4, NH4Cl, (NH4)2CO3),
đạm 2 lá NH4NO3
* Phân lân:
Hợp chất chứa P
Cung cấp P cho cây trồng dạng HPO42- H2PO4-
Hàm lượng lân được đánh giá qua %mP2O5 tương ứng với mp có trong thành phần của
nó
Bao gồm: Supephotphat đơn: Ca(H2PO4), CaSO42H2O
Supephotphat kép: Ca(H2PO4)
Phân lân nung chảy, phân lân thuỷ tinh Ca3(PO4)2
* Phân kali:
Là hợp chất chứa K. Cung cấp K+ cho cây trồng KCl, KNO3, K2SO4. Hàm lượng K
được đánh giá qua % mK2O tương ứng với mK có trong thành phần của nó.
Ngoài ra phân hỗn hợp N, P, K

Phân phức hợp: amofot (NH4H2PO4, (NH4)2HPO4)
Cu, Zn … phân vi sinh (vi lượng) Co.
II. 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 môi 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.
lượng H2O kéo◊+ Nồng độ H2SO4 phù hợp là 62-63%. Nếu C bé không thu được sản
phẩm rắn (CaSO4) mà là bùn nhão.◊theo lớn
Nếu C cao hơn thì pha lỏng nhanh chóng bão hoà CaSO4, CaSO4 tạo thành bám lên bề
mặt hạt phản ứng bị kìm hãm và sản phẩm thu được không tơi xốp và kết dính ở
C◊quặng < CaSO4 kết tinh lớn tạo thành lớp vỏ◊ pha lỏng bị quá bão hoà thấp ◊63%
◊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 CH2SO4
VD: C = 62 – 63% nhiệt độ = 62 – 750C
C = 64 – 68% nhiệt độ = 50 – 600C
Nhiệt độ mùa hè < mùa đông 50C
+ 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 V giảm vậy để

phân◊thành lúc đầu trong dd và kết tinh sau khi dd quá bão hoà huỷ hoàn toàn quặng ủ
sản phẩm trong khi 16-25 ngày tuỳ vào loại nguyên liệu.
V tăng◊ V tăng và nhiệt độ kho ủ ◊ tăng H3PO4 ◊Tăng cường dd H2SO4 (nhiệt độ phù
hợp 35-40%)
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 CaSO4 + H3PO4◊ra phản ứng giai đoạn
(1)
Các chất phản ứng khuấy trộn liên tục và thời gian dừng lại là 2 – 4 phút.
sản◊Nếu thời gian dài HH đóng rắn xuất ngừng trệ, HH chất lỏng từ (3) chuyển xuống
(4) nơi tạo thành sản phẩm. Thùng hoá thành luôn quay với V chậm
Ca(H2PO4)2 do Ca5(PO4)2 +◊Tại (4) 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: Trộn quặng với H3PO4
5Ca(H2PO4)2 +◊FCa5(PO4)3 +7H3PO4 HE
Hàm lượng P2O5 > supephotphat đơn
3. Phân lân thuỷ tinh (nung chảy):
- Thành phần chủ yếu P, Ca, Mg lân CaSiO3, Mg2(PO4)3, Ca2(PO4)3
- Nguyên liệu: quặng apatit và khoáng vật chứa MgO, CaO, SiO2 như đo lô 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 ngoài 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 bán sản phẩm.◊chứa MgO, CaO, SiO2 rồi làm lạnh đột ngột = H2O ở P cao
Bán sản phẩm để khô đem sấy và nghiên nhỏ ta thu được sản phẩm có hàm lượng 19,5 –
22%, P2O5 9 – 14%MgO, 30% CaO, 23%SiO2, 7,5% Al2O3…
- Cơ sở lý thuyết:

Phối liệu được nung chảy ở 1450-15000C = than cốc trong các lò tương tự lò luyện găng
khi đó
CaO + CO2,◊CaCO3
CO2 + MgO◊MgCO3
◊CaSiO3 CaO + SiO2
6Ca3(PO4)2 + 2CaSiO3 + SiF4.◊4Ca5(PO4)3 + 3SiO2
Khi đó toàn ◊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
III. SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM
1. Sản xuất NH4NO3
NH4NO3 chứa 35% N là loại phân đạm thường dùng trong sản xuất NN.
Sản xuất theo 2 phương pháp: phương pháp bốc hơi và không bốc hơi
Ngày nay người ta sử dụng phương pháp bốc hơi:
Cơ sở phương pháp bốc hơi:
◊Phản ứng: NH3 + HNO3 NH4NO3 +Q
dd NH4NO3 để chế tạo sản phẩm thì ta phải bốc hơi dd◊ NH4NO3.
Phản ứng trong hệ dị thể, toả nhiệt, nhiệt dùng bốc hơi nước trong dd NH4NO3.
HNO3, NH3 nén ở P = 4,3 atm và đun nóng = hơi tới 1550C. Sau đó đi NH4NO3 (63-
64%) NH4NO3 lưu lại thiết◊ phản ứng nhanh NH3 + HNO3 ◊ngược chiều H2O◊ không
bị phân huỷ: NH4NO3 sang bộ phận phân ly hạ P ◊bị trung hoà ngắn dd NH4NO3 98%
đang kết tinh và tạo hạt. Sau đó sấy tới độ ẩm 0,9 – 1%◊bay hơi đem đóng bao.
2. Sản xuất (NH4)2SO4
- Chứa 21% Nitơ, ít hút ẩm và kết khối đất chua (vì vậy hấp thụ NH4+ để lại SO42- gây
chua )◊nếu bón nhiều năm
- Sản xuất từ NH3 và H2SO4 = pp trung hoà
(NH4)2SO4 + Q◊NH3 + H2SO4
NH3 lấy từ pp tổng hợp N2 và H2, khí lô cốc. Cũng gồm 4 giai đoạn. Trung hoà, cô đặc,
kết tinh và tạo hạt, sấy sản phẩm.
3. Sản xuất Urê (NH2)2CO

- Tinh thể hoạt dạng hạt, chứa hàm lượng đạm cao nhất 46,6%. Dùng lân phân bốn, thức
ăn cho trâu, bò, nguyên liệu sản xuất h/c cao phân tử.
4. Sản xuất NH4Cl
Chủ yếu dùng trong công nghiệp (chất điện giải trong ph khô, tẩy oxits KL trước khi hàn
KL
ít dùng trong nông nghiệp vì Cl- hại cây trồng và gây chua cho đất.
Phương pháp 1: phương pháp NH3 hoá (sản xuất từ nước lọc của quá trình sản xuất
Na2CO3).
(cho dd NaCl bão hoà vào dd NH3 20% sau đó dẫn khí CO2 vào NaHCO3 ít tan, lọc
tách◊dd kk
Na2CO3 + CO2 + H2O,◊NaHCO3
CO2 tạo thành quay lại phản ứng (1), dd sau (1) nước ót gồm : NH4Cl, NH4HCO3
(NH4)2CO3, NaCl
Pha khí, toả nhiệt và NH4Cl tạo thành hạt nhỏ (khói trắng) hấp thu = H2O (khó thực
hiện)
Dẫn khí NH3 vào dd HCl bão hoà NH3Cl không tan trong dd hh HCl kết tinh huyền phù
lắng gạn và li tâm.
IV. SẢN XUẤT PHÂN KALI
- KCl, K2SO4…
Đ/C: KCl quặng Sunvinit KCl, NaCl
= phương pháp tách dựa vào độ tan
quặng nghiền nhỏ đổ vào dd NaCl bão hoà đun sôi gạn lấy dd, làm đi làm KCl giảm◊ đ
KCl để nguội ◊lại nhiều lần
K2SO4 : KCl + MgSO4 . MgSO4 + MgCl2
K2SO4 kết tính MgCl2 dd.
Chương vi.
Công nghệ silicat
A. SẢN XUẤT THUỶ TINH
I. NGUYÊN LIỆU
1. Nguyên liệu chính

+ Cát (SiO2) thành phần chủ yếu đa số thuỷ tinh công nghiệp. Ngoài ra cát chứa Al2O3,
MgO, CaO, Pe2O3. (Fe2O3 tạp chất có hại vì tạo màu không cần thiết) SiO2 tăng độ bền
hoá, cơ, nhiệt của thuỷ tinh
+ B2O3 (hàn the Na2B4O7.10H2O) giảm hệ số giãn nở.
+ Na2O tăng độ bền cơ hoá nhiệt, hạ thấp nhiệt độ màu, hạ thấp độ nhớt, tăng tốc độ khử
bọt.
+ H2O có tác dụng tương tự Na2O làm thuỷ tinh có ánh - thuỷ tinh cao cấp. Thường đưa
vào dạng Na2CO3, H2CO3, NaSO4.
+ BaO, PbO làm cho thuỷ tinh có trọng lượng riêng lớn, chiết suất cao.
2. Nguyên liệu phụ
+ Chất khử bọt: Nitorat, sunphat, asenoxit (AS2O3), NaCl…
+ Chất nhuộm màu:
Hợp chất côban (xanh) H/c Mn (tím) CuO (đỏ) AlF3 màu sứ (trắng sữa)
II. QUÁ TRÌNH NẤU THUỶ TINH (5 GIAI ĐOẠN)
1. Giai đoạn tạo muối silicat (800-9000C)
- Khi nhiệt độ tăng H2O trong nguyên liệu tách ra
Giai đoạn này các phản ứng xảy ra ở TT rắn, phối liệu không còn các cấu tử riêng biệt.
2. Giai đoạn tạo thuỷ tinh (900-12000C)
Các muối silicat chảt lỏng thành một khối trong suốt nhưng trong đó còn nhiều bọt khí và
thành phần thuỷ tinh chưa đồng nhất.
3. Giai đoạn khử bọt (1400-15000C)
Các bọt khí thoát ra hết do nhiệt độ tăng đột nhớt của chất lỏng giảm và chất khử bọt phát
huy tác dụng.
4. Giai đoạn đồng nhất
Xảy ra đồng thời với giai đoạn khử bọt bì nhiệt độ = 1400-15000C Độ nhớt của TT thấp
tạo điều kiện khuyếch tán tp của thuỷ tinh đồng đều các hướng, sau giai đoạn 3, vấn đề
TT ở nhiệt độ cao
5. Giai đoạn làm lạnh
Sau giai đoạn 4 hạ thấp nhiệt độ của TT tới 1100-13000C để có độ nhớt đảm bảo cho quá
trình tạo hình sản phẩm như kéo chai lọ, cắt kính …

III. LÒ NẤU THUỶ TINH (SGK)
B. SẢN XUẤT VÔI XÂY DỰNG
Vôi tôi Ca(OH)2)◊ CaO (vôi sống) ◊Đá vôi (CaCO3
I. NGUYÊN LIỆU:
Đá vôi:
II. NGUYÊN TẮC
CaO +CO2⌠Phản ứng CaCO3
Đồng thể thuận nghịch, thu nhiệt theo chiều thuận
yếu tố ảnh hưởng
1. Nhiệt độ: Nhiệt độ cao, CBCD theo chiều thuận > 1000C CaCO3 bắt đầu phân huỷ
Nhiệt độ > 12000C các axits khác trong CaCO3 như SiO2, Fe2O3, Al2O3 tác dụng với
chất không thể tôi thành vôi được (vôi già), canxi silicat 2CaO, SiO2,◊CaO canxi
aluminat (CaO.2Al2O3), canxi ferit (2CaO, Fe2O3).
2. áp suất
Giảm P cho lỗ thông◊ lấy CO2 ra khỏi HH sau phản ứng ◊cân bằng CD theo chiều thuận
khí ra ngoài.
3. Kích thước nguyên liệu
Nguyên liệu có kích thước không hiện tượng vôi sống hoặc vôi già◊đều
◊ nhiệt độ nung giảm ◊Kích thước bé thất thoát sản◊tiết kiệm nhiên liệu song gây tắc lò,
vôi vỡ vụn lãn vào xỉ phẩm.
Kích thước còn phụ thuộc cấu tạo lò nung, thông thường cỡ 60-200mm, không quá
300mm, điều quan trọng đồng đều, không to không nhỏ (40-60mm)
4. Thành phần hoá học
sản phẩm ít lẫn tạp chất◊Vôi ít tạp chất dễ nung, dễ tôi loại tốt◊ > 95% CaCO3 < 2,5%
MgCO3,.
III. ỨNG DỤNG CỦA VÔI
Xây dựng, sản xuất xi măng
Sản xuất gạch silicat
Tốy vải, khử chua, chống ẩm
IV. LÒ NUNG VÔI

C. SẢN XUẤT XI MĂNG FOOCLĂNG:
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Xi măng Fooclăng là loại chất kết dính, chịu nước, sản xuất từ đá vôi chế tạo xi măng◊và
đất sét nung tôi 145000C, sau đó làm lạnh và nghiền min dùng trong xây dựng.
Thành phần hh: 4 loại oxit
II. NGUYÊN LIỆU
+ Chính : đá vôi 75 – 80% m nguyên liệu, đất sét 20-25% Al2O3, 2SiO3, 2H2O
+ Phụ : xipirit, xilôcao, than hoa t.tính (điều chỉnh tốc độ đóng rắn) CaSO4, CaCl2, NaCl
chậm V đóng rắn.
Chất độn: cát, gạch non, đá vôi hạ giá sản phẩm
Các nguyên liệu nghiền mịn và trộn lẫn tới kích thước hạt 0,06-0,07mm rồi đưa vào lò
nung.
III. NUNG LUYỆN KLINKE XI MĂNG FOOCLĂNG
+ Phương pháp khô: đóng viên nguyên liệu rồi đưa vào lò nung
+ Phương pháp ướt: nghiền nguyên liệu với hh ở dạng bùn rồi đưa vào lò nung.◊nước
Nung : xảy ra quá trình hoá lý phức tạp
nhiệt độ 800-12500C hầu hết các khoáng quan trọng được tạo thành
riêng C3S phản ứng◊C3S (3CaO.SiO2) được tạo thành chậm do không phản ứng C2S +
CaO xảy ra với tốc độ nhanh khi có mặt pha lỏng. Pha lỏng do C5A3 và C4AF ở 14500C
bị chảy lỏng tạo thành. Khi có mặt pha lỏng C2S và CaO khuyến tách vào pha lỏng phản
ứng tạp chike xi măng.
C3S là thành phần quan trọng qđ tính chất của xi nhiệt độ nung chike có ảnh hưởng
lớn◊măng. C3S chỉ tạo thành ở nhiệt độ cao tới chất lượng xi măng.
IV. LÒ NUNG CHIKE (SGK)
Chương vii.
Công nghệ gang thép
A. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG THÉP
1. Vai trò gang thép trong công nghiệp
- Gang thép là hai loại hợp kim pt của Fe với C, Si, Mn, P, S nhưng chỉ khác nhau về tỷ
lệ các nguyên tố (thép 98-99% Fe gang 93-94% Fe)

gang thép gọi là kim loại đen◊thành phần chính là Fe
- Phân biệt gang thép qua thành phần % m của C
thuộc tính khác◊Do hàm lượng khác nhau nhau
VD: thép : bền, dai, đàn hồi, biến dạng, dẻo, dễ gia công và rẻ tiền
Gang: không dai, không dẻo, song cứng, bền, rẻ tiền
Có nhiều tính◊ kim loại đen chiếm 95% tổng số kim loại dùng chế tạo◊chất ứng dụng
thực tế dụng cụ, máy móc và xây dựng.
2. Các loại gang
Gang là hợp kim của Fe với C trog một số nguyên tố khác C : 2-6%
Gang xám : gang xám có màu xám chứa nhiều C, Si, C = 3,5-6%, Si = 1,5-4,25%, S <=
0,04%. C trong gang ở dạng bẻ gẫy gang có vẩy đen lóng lánh trên nền.◊Grafit
Nhiệt độ n/c: 1200-13000C dễ đúc, ít co, dễ gia công cơ khí.
Gang trắng: chứa C, Si C= 3-4%. Trong gang khó đúc, khó gia công◊chứa nhiều tinh thể
Fe3C có màu trắng, cứng, giòn, bền dùng luyện thép◊cơ khí
Gang hợp kim như:
Gang chứa 5-14% Si chịu nhiệt tốt, đúc ống cho lò nung gió thổi vào lò cao
Gang chứa 2-5% Ni chịu tác dụng đúc nồi nấu xút◊bazơ
Gang chứa 30%Cr chịu nhiệt độ cao 110-1150 trong 500h
Gang chứa 14% Ni, 6% Cu, 2%Cr và 1% Ni chịu nhiệt, axit, bazơ chế tạp chi tiết máy
làm việc ở nhiệt độ cao trong môi trường axit, bazơ.
3. Các loại thép
Là hợp kim của Fe – C và một số nguyên tố khác trong đó C chiếm 0,01-2%
Thép C (thép thường) chứ ít C, S, Mn, rất ít A, P so với gang
Độ cứng phụ thuộc vào hàm lượng , thép cứng 0,9%C, thép mềm < 0,1%C
Thép hợp kim (thép đặc biệt) là thép chứa thêm một số nguyên tố khác Si, Mn, Ni, Mo,
W, Cr … một số T/c quý.
chế vòng bi, vỏ xe.◊Thép Ni – Cr cứng, ít giòn
Thép W – Mo – Cr cứng ở nhiệt độ cao -> dùng cụ gọt cắt kim loại
Thép Si: dẻo, lò so◊đàn hồi tốt
thanh ray máy nghiền◊Thép Mn bền, chịu va đập mạnh đá.

4. Nhiệm vụ quá trình luyện gang thép (luyện kim)
Luyện ra các hợp kim có thành phần xđ và t/c theo yêu cầu sử dụng
Phương pháp thực hiện
Hoàn nguyên kim loại từ oxit của nó (luyện gang )
Oxit hoá bớt các nguyên tố tạp chất trong hợp kim mà sự có mặt của nó giảm, chất lượng
hợp kim thu được đồng thời cho thêm vào các nguyên tố kết hợp để tăng chất lượng của
hợp kin nhận được (luyện thép)
B. LUYỆN GANG
I. NGUYÊN LIỆU
Quặng dùng sản xuất gang (giàu Fe) quặng Hematit hoặc Manhetit (TP Fe2O3, Fe3O4,
MnO, Mn2O3, bẩn quặng Al2O3, CaO, SiO2, P, S… sau khi luyện bẩn quặng giảm chất
lượng gang) Ngoài ra các phế thải: vụn sắt, sắt hạt,
2. Than cốc: Được điều chế từ than đá (vì không có trong tự nhiên)
than cốc, khí than (H2 60%), 25% CH4, NH3…◊Than đá nhựa than đá H - C thơm
(fenol)
Nhiệm vụ: Cung cấp CO làm chất khử oxit kim loại
Fe◊ FeO ◊ Fe3O4 ◊Fe2O3
Cung cấp nhiệt cho quá trình luyện gang
3. Chất trợ dụng (chất chảy)
Giảm nhiệt độ n/ chảy của các bẩn quặng (loại bẩn quặng Al2O3: 20500C, CaO :
23700C, SiO2: 16250C)
Tác dụng với bản xỉ◊quặng
VD : Nếu nguyên liệu chứa SiO2 chất trợ dung CaCO3
Nếu nguyên liệu chứa CaO, CaCO3 chất trợ dung SiO2
◊Khi đó chất chảy + bản quặng silicat dễ n/c có d bé nổi lên trên nồi gang
II. CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC XẢY RA TRONG LÒ CAO
1. Sự phân huỷ các muối các bonat
2. Qúa trình hoàn nguyên sắt
Phản ứng chất khử CO
ở nhiệt độ cao chất trợ dung t/d với oxit bẩn h/c silicat chảy lỏng có d◊quặng hoặc tạo ra

trong quá trình luyện gang < d sắt nổi lên trên tách ra khỏi gang lỏng.
4. Qúa trình khử S
S nằm : Quặng trợ dung FeS2, BaSO4
Than cốc: Chất hữu cơ hoặc sun fua (FeS, ZnS, PbS), BaSO4, CaSO4 (sunphat)
Khí lò SO2, SiS, H2S
Nếu nhiệt độ lò cao SO2, SiS, H2S bốc ra khỏi gang cùng với khí lò
FeO + CaS (nồi lò)◊FeS + CaO
FeO tan vào gang, CaS tan vào xỉ tách ra ngoài
Khử S ngoài lò cao
Khi gang ra khỏi lò ở nhiệt độ thấp
MnS + Fe◊FeS + Mn
◊MnS hoà tan kém trong gang xỉ
FeO + Na2S + CO2Hoặc Na2O3 + FeS
Na2S chuyển vào xỉ, FeO khử oxi bởi Mn, Si
Fe + S2O2◊ MnO + Fe, FeO + Si ◊FeO
III. LÒ CAO LUYỆN GANG
C. LUYỆN THÉP
I. NGUYÊN LIỆU
Gang trắng – xám
KK, O2
Nhiên liệu, dầu ma dút, khí đốt
Chất trợ dung: CaCO3, SiO2
II. NGUYÊN TẮC
Hạ thấp hàm lượng các nguyên tố C, S, P, Mn có trong gang tới mức cần thiết phù hợp
với yêu cầu tiêu dùng bằng cách oxi hoá chúng thành các h/c chuyển vào xỉ.
Sự oxi hoá các nguyên tố có trong gang tuân theo một quy luật chung và một trật tự nghĩa
là tuỳ điều kiện mà nguyên tố nào bị oxi hoá trước.
Bước 1: Cung cấp cho gang lỏng một lượng O2 hoặc KK giàu O2 để oxi hoá
2FeO◊2Fe + O2
FeO tan vào gang lỏng tiếp xúc với các nguyên tố khác có trong gang thực hiện quá trình

oxi thép.◊ gang ◊ hạ thấp hàm lượng chính ◊ xỉư ◊hoá chúng
FeO + Mn
FeO + Si
FeO + C
FeO + P
Để có phản ứng trên thì oxi hoà tan trong xỉ và gang lớn
các oxits trên tạo xỉư do phản ứng với chất trợ dung CaO + SiO2
CaO + silicat, phot phat có d◊P2O5 < d thép nổi lên trên.
Bước 2: Khi S trong gang dạng FeS đưa thêm vào lò CaO
CaS + Fe2O◊CaO + FeS
CaS không hoà tan trong KL đi vào xỉ
Sau khi oxi hoá hết các nguyên tố tạp chất có trong gang tạo thép thì FeO dư sẽ đi đâu ?
Tách một phần vào xỉ
Phần lớn tách trong ảnh hưởng xấu tới chất lượng thép. Vậy để khử FeO đưa vào thép
một lượng◊thép vừa đủ gang giàu Mn để hoàn nguyên Fe
Fe + MnO◊FeO + Mn
Gia tăng một thép có hàm lượng C như ý muốn◊lượng nhất định C trong Fe n/c
Việc duy◊ trì nồng độ O2 trong thép một cách thích hợp là rất quan trọng
muốn có thép pha thêm vào thép những nguyên tố sau : Ni, Mo, Cr, W◊đặc biệt
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP LUYỆN THÉP
1. Phương pháp lò chuyển
Nguyên liệu: Gang lỏng, nhiệt cung cấp cho quá trình luyện thép là nhiệt của phản ứng
HH và nhiệt của gang lỏng ban đầu.
a. Lò Betxơme – PP axit
Là kỹ sư người Anh – 1858 chế tạo lò luyện thép kiểu c/đ ngược gọi là lò Betxơme,.
Cấu tạo: một thùng quay hình quả lê gồm ba bộ phận chính (mủi lò, thân lò và đáy lò) vỏ
ngoài lò làm bằng thép tấm, phía trong xây bằng gạch chịu lửa silicat có tính axit (thành
phần chủ yếu SiO2 93-97%). Chất trợ dung đưa vào để tạo xỉ có tính axit (tránh phản ứng
với vỏ lò). Đáy lò xây bằng gạch có lỗ gió. Có 2 trục để toàn bộ trong lượng cửa lò. Một
bên có hệ thống dẫn khí vào lò.

Hoạt động: (3 giai đoạn)
Giai đoạn 1: Xảy ra chủ yếu phản ứng oxi hoá Si và Mn =FeO (3-4’)
2FeO + Q◊2Fe + O2
Fe + MnO◊FeO + Mn
Fe + SiO◊FeO + Si
◊ xỉ nổi lên trên mặt KL lỏng. Trong giai đoạn này◊FeO và MnO phản ứng SiO2 miệng
lò phun có ngọn lửa sáng và rất ngắn. Các phản ứng toả nhiệt – nhiệt độ của gang không
ngừng tăng.
Giai đoạn 2: Chủ yếu phản ứng oxi hoá C bởi FeO
CO cháy◊ Fe + CO ◊FeO + C
miệng lò◊ CO2 + Q ◊2CO + O2
phun xuất hiện ngọn lửa dài và sáng chói mắt (9-16’)
◊Giai đoạn 3: Chủ yếu oxi hoá FeO khói lò có màu nâu. Dờu hiệu này cho biết số
nguyên◊Fe2O3 bốc cháy thành hơi cho vào lò◊tố khác không còn hoặc còn rất ít trong
gang. Để tránh tổn thất Fe Fermangan để hoàn nguyên Fe:
MnO + Fe (1’)◊FeO + Mn
Thời gian sản xuất: 30’
Ưu điểm: Vốn đầu tư ít, H cao, quá trình luyện thép đơn giản không phải tiêu tốn nhiên
liệu vì Q của phản ứng lấy từ nhiệt của gang lỏng và nhiệt của phản ứng oxi hoá tạp chất
đặc biệt là Si (1250-13500C).
Nhược điểm: Chỉ luyện một số loại thép, chất lượng thấp vì chứa nhiều tạp chất N, P, S,
hao phí KL nhiều không sử dụng thép vụn làm nguyên liệu vì NL là gang lỏng. Ưu cần
khắt khe về thành phần gang đem luyện chất là P, S vì phương pháp này không loại trừ
được P, S C: 3,8-4,2%, S>= 1,75% MN:1%
P: 0,05-0,07%, S : 0,025-0,04%.
Nhiệt độ gang: 1250-13500C
3. Lò Tomát
Phương pháp bazơ
Cấu tạo tương tự là betxơme nhưng vỏ ngoài lò là gạch đolomit có tính bazơ. Lò tomat
khắc phục được nhược điểm lò Betxơme luyện được gang chứa nhiều P, S.

Giai đoạn 1: Vi lượng giai đoạn 1 có nhiệt độ◊Si, Mn thấp < lò Betxơme ngọn lửa phun
ra không dài và sáng bằng. Nhiệt độ KL nhỏ
ngọn lửa không◊Giai đoạn 2: Nhiệt độ thấp hơn sáng trắng bằng lò Betxơme và hơi có
màu vàng
Giai đoạn 3: Khử P, S (80%) tạo xỉ◊bằng FeO
P2O5 + Fe◊P + FeO
SO2 + Fe◊S + FeO
Nhiệt độ 16000C phân bón◊xỉ lò có P2O5
SO2 có hại◊Ưu cầu gang: Hàm lượng Si thấp vì Si không thuận lợi. Hàm lượng P lớn
do nguyên tố◊phá huỷ tường lò MgO – CaO (bz) phát điện chủ yếu là P (1,8% - 2,2%).
Có khử được S (80%) nhưng không thuậnh lợi lắm do SO2 (oxit bazơ).
Thành phần C : 2,19-3,8%, Si: 0,3-0,5%, Mn : 0,7-1,5%, P: 1,8-2,2%, S: 0,03-0,07%
Nhiệt độ gang 1200-12500C
Ưu điểm kém◊giống phương pháp axits, có ưu cầu gang chặt chẽ chứa P cao tăng.
Phương pháp lò chuyển có ưu điểm: Vốn xây dựng thấp, thời gian nấu thép nhanh.
không kịp điều chỉnh tỷ lệ các◊Nhược điểm: Nhiệt độ luyện không cao chất lượng thép
không cao.◊cấu tử trong thép
2. Phương pháp Mac tanh – Lò buồng (lò bể)
Nhiệt đưa từ ngoài vào, luyện thép tiến hành trong một buồn. Có 2 loại lò: Lò axit và lò
bazơ nhưng lò axit ít sử dụng vì ưu cầu khắt khe khi dùng nguyên liệu.
Giới thiệu lò mác tanh bazơ
Cấu tạo (SGK)
Hoạt động: KK là khí đốt được dẫn vào lò và đốt cháy trên mặt nguyên liệu, toả nhiệt cho
xảy ra các phản ứng oxi hoá tạp chất◊ toàn bộ vật liệu chảy lỏng ◊nguyên liệu trong gang
như phần trên. Một lớp xỉ tạo thành trên bề mặt thép. Thành phần + tính chất của lớp xỉ
có ảnh hưởng tới chất lượng thép do oxi thông qua lớp xỉ oxihoá tạp chất trong gang.
đủ thời gian để◊Thời gian nấu dài (nhiều giờ) chất lượng◊phân tích, điều chỉnh thành
phần theo ý muốn. H lớn nhiệt độ cao thép cao nhưng vốn đầu tư lớn.
3. Phương pháp hồ quang
Cơ sở: Nhiệt tỏ ra của ngọn lửa hồ quang để nấu chảy gang và thép củ

Nguyên liệu: gang rắn + thép củ
Cấu tạo (sgk)
Hoạt động: Nguyên liệu được nhập vào lò theo một thứ tự và tỷ lệ nhất định. Hạ điện cực
xuống gần KL, và đóng mạch điện, hồ quang nguyên liệu bị nấu chảy FeO trong◊được
tạo thành dưới tác dụng nhiệt hồ quang KL oxi hoá tạp chất C, Si, Mn, P… như trong lò
mác tanh. Để khử S tuyệt đối gần nhiệt độ cao◊cuối cho vô huỳnh thạch, bột than cốc
hay điện cực lỏng vào lò S bị khử.◊nhờ CaO, C
Fe + CaS + Co◊FeS + CaO + C
Và nhiệt độ cao: CaO CaC2 + CO◊+ 3C
CaC2 khử oxi rất mạnh nên có tác dụng tốt với việc khử oxit ảnh hưởng tốt tới chất
lượng thép.◊
người ta◊Giai đoạn cuối nhiệt độ cao cho thêm các KL khác tạo thép hợp kim
Nguyên liệu: Thép vụn 90%, gang 10% (có thành phần giống là mác tanh) – luyện thép
tốt.,
Ưu điểm: thép có thành phần chính xác, ít tạp chất, chất lượng tốt, thép hợp kim
Nhược điểm: sản lượng nhỏ, giá thép cao nếu giá điện cao.
Ở Việt Nam: NM cơ khí Hà Nội đã sản xuất thép bằng lò điện với sản lượng 0,5- 1 tấn
thép 1 mẻ.
Chương viii.
Kỹ thuật nhiên liệu
Nhiên liệu là tên gọi của các chất cháy ở dạng rắng, lỏng khí có trong thiên nhiên hay
nhân tạo được dùng làm nguồn cung cấp nhiệt hoặc làm nguyên liệu trong công nghiệp
hoá chất. Bao gồm.
Nhiên liệu thiên nhiên: than, gổ, dầu mỏ, khí TN
Nhân tạo: than cốc, than gổ, xăng, dầu hoá, khí than, khí cốc … chủ yếu được điều chế từ