bài tiểu luận công nghệ sản xuất khi cl2, h2

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
KHÍ Cl2, H2

GVHD
: T.S LÊ THỊ THANH THÚY
SVTH
: NGUYỄN THỊ THANH KIM

Ệ
NGUYỄN NGỌC TÁM
LÊ THỊ BÍCH TRÂM

1


KHÍ CLO
TÍNH CHẤT VẬT LÝ
TÍNH CHẤT HÓA HỌC
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ CLO
ỨNG DỤNG

KHÍ HIĐRÔ
TÍNH CHẤT
TẦM QUAN TRỌNG
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ HIĐRÔ 2
ỨNG DỤNG


TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Humphry Davy

Nhà hóa học Cornwall

Carl Wilhelm Scheele
(Nhà hóa học Thụy Điển)

Humphry Davy
(Nhà hóa học Cornwall)
3

3


Ở thượng tầng khí quyển, clo chứa trong phân tử CFC,
có liên quan trong việc gây hại tầng ôzôn.

4


- Ở dạng khí: màu vàng lục
nhạt, nặng hơn không khí
khoảng 2,5 lần, có mùi hắc khó
ngửi và là chất độc cực mạnh.
- Clo là một khí có khả năng
phản ứng ngay lập tức gần
như với mọi nguyên tố. Ở
10 °C một lít nước hòa tan 3,10
Khuyến
lít clo và ở 30 °C chỉ là 1,77 lít.

mại

5


Một số thông số vật lí của khí clo
Màu sắc
Trạng thái vật chất

Vàng lục nhạt
Chất khí

Nhiệt độ nóng chảy

171,6 K (-101,5 °C, -150,7 °F)

Nhiệt độ sôi

239,11 K (-34,04 °C, -29,27 °F)

Mật độ

3,2 g/L (at 0 °C, 101.325 kPa)

Mật độ ở thể lỏng

ở nhiệt độ sôi: 1,5625g·cm−3

Điểm tới hạn

416,9 K, 7,991 MPa

Nhiệt lượng nóng chảy

(Cl2) 6,406 kJ·mol−1

Nhiệt lượng bay hơi

(Cl2) 20,41 kJ·mol−1

Nhiệt dung

(Cl2)
33,949 J·mol−1·K−1

6


 Áp

suất hơi

P (Pa)

1

10

100

1k

10 k 100 k

ở T (K)

128

139

153

170

197

239

9


- Thể hiện t/c của một phi kim điển hình
+ Tác dụng với hầu hết các kim loại  Muối clorua.
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
+ Tác dụng với Hidro tạo thành khí Hidroclorua.
Cl2 + H2 → 2 HCl
- Phương pháp Clo hóa:

Clo thể hiện một số hóa tính trong phản ứng Clo hóa như sau:
Tác dụng với nước tạo dung dịch nước clo:
Cl2 (k) + H2O (l) ↔ HCl (dd) + HClO (dd)

Tác dụng với dung dịch Natri Hiđroxit tạo dung dịch nước
Giaven:
8
Cl2 (k) + 2NaOH (dd) → NaCl (dd) + NaClO (dd) + H 2O (l)


Điện phân dung dịch
hoặc muối clo nóng chảy

Công nghệ
sản xuất
Oxi hóa cloruahidro

11


Tại anot: 2Cl- - 2e

→ Cl2 (1)

4OH- - 4e →

O2 + 2H2O (2)

Tại catot: 2H2O + 2e →H2 + 2OH- (3)
Na+ + e →Na (4)
- Quá trình phóng điện trên điện cực cuả các ion nói trên phụ
thuộc vào thế tiêu chuẩn của chúng, vào dòng điện (mật độ
dòng) vào hoạt độ và hóa thế trên điện cực cuả chính các ion
đó.

12


13


Công nghệ
điện phân sử
dụng catot
thủy ngân.

Công nghệ
điện phân có
màn ngăn.

Công nghệ
điện phân
màng tế bào.

16


- Anot bằng titan nằm phía trên catốt bằng thủy
ngân lỏng, dung dịch NaCl nằm ở giữa các điện cực.
Khi có dòng điện chạy qua, clo được giải phóng ở cực
dương, còn natri hòa tan trong catốt thủy ngân tạo
thành một hỗn hống.
Na+ nHg →NaHgn
- Hỗn hống có thể tái tạo lại thủy ngân bằng cách cho

phản ứng với nước tạo ra H2 và NaOH. Chúng là
những sản phẩm phụ có ích.
2NaHgn + 2H2O → 2NaOH +2nHg + H2
- Phương pháp này tiêu hao nhiều năng lượng và có vấn
đề về sự thất thoát thủy ngân.

13


14


Nguyên liệu chính để sản xuất xút và Clo : NaCl.
Muối dùng làm nguyên liệu sản xuất xút - Clo phải
theo các tiêu chuẩn:
NaCl > 97,5%
Chất tan < 0,5%
Ca2+ < 0,4%
Mg2+ < 0,05%
K+ < 0,002%
SO42- < 0,84%

15


Ca2+, Mg2+ là những ion có hại cho quá trình điện
phân vì Ca, Mg tác dụng với kiềm tạo thành
hyđroxit khó tan, kết tủa trên màng cách, bịt kín các
lỗ màng, gây cản trở quá trình điện phân.
- Phương pháp xôđa - xút

MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl

16


17


18


- Sử dụng màng trao đổi ion để tách các ion clo và
natri.
- Bể điện phân được chia thành hai khoang.
+ Khoang anôt: dd nước muối bão hòa.
+ Khoang catôt: dd nước khử khóang.
- Màng trao đổi ion cho phép các ion natri di chuyển
về hướng màng, đồng thời giữ khí clo và dung dịch
nước muối trong một khoang ở phía bên kia của
bể điện phân.
- Bình điện phân cỡ lớn, thiết diện mỗi bình có thể
lên đến 5m2 (kích thước bên ngoài 2 x 4 m). Các
bình này sử dụng điện cực làm từ vật liệu hoàn

19


20

Sơ đồ dây chuyền điện phân áp dụng phương pháp màng trao đổi ion

21


22


XU HƯỚNG CHUYỂN ĐỔI CÔNG NGHỆ XÚT CLO TRÊN THẾ GIỚI


25


25