Quy trình sản xuất sunfuric amoniac axit nitric

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỢP CHẤT VÔ CƠ


Nội dung
1

QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

2

QUY TRÌNH SẢN XUẤT AMONIAC

3

QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT NITRIC


I- QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
 Giới thiệu chung

•H2SO4 là axit hoạt tính mạnh
•Chất lỏng, không màu
•Kết tinh ở nhiệt độ 10,45 0C, sôi ở nhiệt độ 296,2 0C
H2SO4 hòa tan SO3 gọi là oleum (20, 25, 30,35 
65% SO3).
• Thực tế hay sản xuất oleum vì có thể tạo axit với
nồng độ khác nhau


CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC:

PHƯƠNG
PHÁP
Phương pháp tiếp

Phương pháp

xúc

tháp:

Dùng V2O5 hoặc

Dùng NO làm

K2O làm xúc tác

xúc tác, xảy ra
trong tháp đệm


Các giai đoạn
Khí thải
SO2, SO3

Bụi

Chuẩn bị
nguyên
liệu

Bụi quặng

Sản xuất
khí
sunfuro
sunfuro

Xỉ quặng

Tinh
chế khí
lò

Bụi ,
nước thải

Chuyển
hóa SO2
thành
thành
SO3
SO3

-Hấp thụ
SO3
SO3
bằng
H2O tạo
H2O
H2SO4

H2SO4

Hoàn
thành
sản


1.Nguyên liệu sản xuất

Lưu huỳnh nguyên tố
Quặng pyrit (FeS2 )

Nguyên liệu để
sản xuất

Các chất thải có chứa S

Thạch cao


2-Quy trình sản xuất
2.1.Chuẩn bị nguyên liệu
_Nguyên liệu được nghiền nhỏ để có kích thước nhất
định,sàng lọc, để đưa qua các lò đốt.
_Để quá trình đốt nguyên liệu đỡ tốn nhiệt,ta cần
lọc bụi ngay từ giai đoạn này,dù sau giai đoạn này
vẫn cần phải lọc bụi thêm nữa.
_Quặng phải được sấy khô để giảm hàm lượng ẩm,
để tránh tổn thất nhiệt trong quá trình đốt ngưyên
liệu.

2-Quy trình sản xuất
2.2.Sản xuất khí sunfuro (SO2 )

-Đối với các nguồn nguyên liệu có sẵn SO2 thì ta
chuyểnngay qua giai đoạn tinh chế khí SO2(Sẽ được
nói ở phần sau).
-Đối với các nguồn nguyên liệu thô sơ,là hợp chất của
SO2 thì cần qua giai đoạn đốt để tạo ra SO2.
-Các nguồn nguyên liệu chứa S,quặng pirit,….là những
nguồn nguyên liệu được sử dụng chủ yếu trong qúa
tàinh sản xuất axit sunfuric;ngoài ra cũng có rất
nhiều nguồn khác,trong đó phải kể đến axit
sunfuric dư thừa trong các quá trình trước


 Đối với quặng pyrit:

Đầu tiên FeS2 bị phân hủy .(nhiệt độ vào khoảng 550 0C).
2 FeS2 --------> FeS+ S2 + Q
Hơi lưu huỳnh tách ra sẽ cháy giống như quá trình đốt
lưu huỳnh nguyên tố
S2+ 2O2 ----> 2 SO2
FeS tiếp tục cháy
4 FeS + 7 O2 --------> 2 Fe2O3 + 4 SO2
Hoặc 3 FeS + 5O2 --------> Fe2O3 + 3 SO2


 - Qúa trình cháy của quặng không những chỉ xảy

ra giữa pirit và Oxy mà còn xảy ra giữa các pha
rắn:
FeS2 + 16 Fe2O3 = 11 Fe3O4 + 2 SO2
FeS + 10 Fe2O3 = 7 Fe3O4 + 4 SO2
FeS2 + 5Fe3O4 = 16 FeO + 2 SO2
FeS + 3 Fe3O4 = 10 FeO + SO2
Sản phẩm khí lò của quá trình đốt quặng pirit gồm
có: SO2, SO3, Fe2O3, N2, O2 , H2O, HF, SiF4 ......


-Đối với lưu huỳnh

Quá trình đốt lưu huỳnh tương đối đơn giản vì sản phẩm
của quá trình chỉ có SO2 .
S(r) + O2(k) = SO2 + Q
Phản ứng nằm trong miền động học nên khi tăn nhiệt đọ
tốc đọ pư tăng. Thành phần khí lò chủ yếu là SO 2 , O2 ,
N2
Đối với khí thải
S + O2 = SO2
2H2S + 3 O2 = 2 SO2 + 2H2O
Đối với thạch cao :
CaSO4 = CaO + SO2 (Phản ứng diễn ra ở 1400 – 1500 0C
2 CaSO4 + C = 2 CaO + 2 SO2 + CO


2.3-Tinh chế khí
 Khí lò từ lò đốt quặng được làm nguội trong nồi

hơi, tách bụi trong xyclon, lọc điện khô có nhiệt độ
300-400 o C đi vào công đoạn làm sạch khí để tách
các tạp chất có hại đối với xúc tác và sấy khô.
- Quá trình tách bụi được thực hiện trong các thiết
bị xyclon, lọc điện khô, tháp rửa
- Quá trình tách các tạp chất hóa học được thực hiện
trong các thiết bị: tháp rửa, lọc điện ướt, tháp sấy.


2.4.Oxi hóa SO2 thành SO3
 Phản ứng oxi hóa SO2

Oxi hóa SO2 tiếp xúc là phản ứng đặc trưng cho
phản ứng dị thể, tỏa nhiệt, có xúc tác.
P,T (X/T)

SO2

+ ½ O2

SO3 + Q

Đây là phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt, giảm thể
tích và có sử dụng xúc tác.


Có 2 phương pháp tiếp xúc
phương pháp tiếp
xúc đơn:

phương pháp
tiếp xúc kép
Đối với phương pháp tiếp
xúc kép: chuyển khí sản
phẩm từ sau lớp tiếp xúc 3
(hiệu suất 90%) đưa đi hấp
thụ chế tạo axit sau đó gia
nhiệt phản ứng ở 2 lớp sau
nâng hiệu suất chuyển hoá
luỹ tiến lên 99,5 %, đưa đi
hấp thụ lần 2 sau đó phóng
không


Có hai dạng xúc tác được sử dụng:
Xúc tác kim loại:
platin: được sử dụng đầu tiên, có hoạt tính cao nhưng dễ
bị ngộ độc xúc tác, giá thành đắt. Hiện nay dùng kim
loại khác như: Rh, Ir, Pd…mặc dù hoạt tính thấp hơn
Pt
Xúc tác phi kim loại:
được sử dụng rộng rãi để oxi hóa SO2 trong công nghiệp
bao gồm 1 số oxit kim loại như: oxit sắt, oxit crom, oxit
vanadi…
oxit vanadi có hoạt tính thấp nhưng đây là loại xúc tác
bền nhiệt, rẻ tiền, tổng bề mặt riêng lớn


2.5. Hấp thụ SO3
 Đầu tiên SO3 hòa tan vào dung dịch axit sunfuric, sau

đó pư với nước trong axit:
nSO3 + H2O = H2SO4 + ( n-1) SO3 + Q
+ Tuỳ theo tỉ lệ giữa lượng SO3 và H2O mà nồng độ axit
thu được sẽ khác nhau:
n > 1 là sản phẩm là oleum.
n = 1 sản phẩm là monohydrat (axit sunfuaric 100%).
n < 1 sản phẩm là axit loãng.
Thông thường, người ta có xu hướng sản xuất toàn bộ
sản phẩm ở dưới dạng oleum để bảo quản vận chuyển
và sử dụng thuận lợi hơn. Muốn vậy cho hỗn hợp khí
chứa SO3 qua tháp có tưới oleum.


MỘT SỐ THIẾT BỊ


Sơ đồ một nhà máy sản xuất axit sunphuric thông thường hiện
nay trên thế giới, với công nghệ đốt lưu huỳnh và tiếp xúc kép


3.Ứng dụng


TỔNG HỢP AMONIAC
1. Tính chất vật lý:
 Amoniac là chất khí không màu, có mùi khai, là một chất khí
độc, tan nhiều trong nước.
2. Tính chất hóa học :
 Trên nguyên tử nitơcủa amoniac có cặp electron tự do nên

amoniac có tính bazơ và có thể xảy ra phản ứng hóa học :
NH3 + H+ → NH4+
Trong amoniac, nitơ có số oxi hóa thấp nhất nên amoniac có
tính khử. Ví dụ như trong phản ứng hóa học:
2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl
 Amoniac tương đối kém bền bởi nhiệt. Nó có thể bị phân hủy
tại nhiệt độ cao theo phản ứng hóa học:
2NH → N + 3H


Sản xuất điều chế NH3 trong phòng thí nghiệm:
-Thủy phân muối nitrat
Mg3N2 (R) + 6H2O (L) = 3Mg(OH)2(R) +2NH3(K)
-Nhiệt phân muối amoni
NH4HCO3(R) = NH3(K) + CO2(K) + H2O(K)
Đun sôi dung dịch ammoniac hoặc cho vôi bột tác dụng
với muối amoni
2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 +2H2O
để làm khô khí NH3, cho khí đi qua KOH rắn hoặc CaO mới
nung.


CÁCH SẢN XUẤT AMONIAC
Trong công nghiệp hiện đại ngày nay phần lớn NH 3
(90%) được sản xuất theo phương thức Haber-Bosch với
N2 từ không khí , H2 từ khí Mêtan (CH4) và nước .


CH4 + H2O → CO + 3H2
N2 + 3H2 → 2NH3

Ngoài phương pháp trên thì còn dùng các phương pháp sau:
 Phương thức CaCN2 của Rothe-Frank-Caro
CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3
 Phương thức Persek từ nitrua nhôm AlN và nước
2AlN + 3H2O → Al2O3 + 2NH3
 Từ NO và H2 :
2NO + 5H2 → 2NH3 + 2H2O
 Từ NH4Cl :
NH4Cl + NaOH → NH3 + H2O + NaCl


CÔNG ĐOẠN TỔNG HỢP AMÔNIẮC
Tháp gia
nhiệt
Tháp
tổng
hợp NH3

1

3

2

Bồn tách
lỏng/hơi

4
5

6
Bồn chứa NH3

 PHƯƠNG TRÌNH TRONG THÁP TỎNG HỢP NH3
N2 + 3H2

t = 360 ÷ 450 o C
Xt : Fe, CaO, K2O,Al2O3

 Tỉ lệ phản ứng :

1:3 , P=250 atm

 Hiệu suất p/ư :

25%

lỏng

2NH3 + 92,4KJ

24


THÁP TỔNG
HỢP NH3

25