Cong nghệ sản xuất acid sunfuaric

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
AXIT SUNFURIC


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
1.

CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÍ

2.

SỬ DỤNG

3.

NGUYÊN LIỆU

4.

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

5.

XU HƯỚNG CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ


1. CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÍ
 - Là chất lỏng, không màu, sánh như dầu, không bay

hơi.

 - H2SO4 98% có D=1,84 g/cm3; nặng gần gấp 2 lần

nước.

 - H2SO4 đặc rất hút ẩm -> dùng làm khô khí ẩm.
 - H2SO4 đặc tan vô hạn trong nước và toả nhiều

nhiệt.

 - Axit sunfuric đặc gây bỏng rất nặng -> cẩn thận khi

làm thí nghiệm với axit sunfuric đặc


 + Làm quì tím hoá đỏ
 + Tác dụng với muối (điều kiện: sản phẩm kết tủa

hoặc bay hơi)

 + Tác dụng với oxit bazơ hoặc bazơ -> muối + H2O
 + Tác dụng kim loại trước hyđro -> muối hoá trị thấp

của KL + H2


2. ỨNG DỤNG
1. Sử dụng chủ yếu của axít sulfuric (60% sản lượng toàn
thế
giới) là trong "phương pháp ướt" => sản xuất axít
phốtphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân

hóa học phốtphat cũng như natri triphốtphat để làm bột
giặt.
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 10H2O → 5CaSO4·2 H2O + HF
+ 3H3PO4


2. Sản xuất nhôm sulfat
=> để tạo ra cacboxylat nhôm dạng giêlatin, giúp làm
đông lại các sợi bột giấy thành bề mặt cứng của giấy.
=> sản xuất nhôm hiđrôxít, là chất được sử dụng trong
các nhà máy xử lý nước để lọc các tạp chất, cũng như
để cải thiện mùi vị của nước
Al2O3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O


3. H2SO4 được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu để
tinh luyện dầu mỏ, ví dụ làm chất xúc tác cho phản ứng
của isobutan với isobutylen để tạo ra isooctan, là hợp
chất làm tăng chỉ số octan của xăng
4. Sản xuất các loại thuốc nhuộm.
5. Hỗn hợp của axít sulfuric với nước được sử dụng làm
chất điện giải trong hàng loạt các dạng ắc quy axít-chì
trong đó nó tham gia vào phản ứng thuận nghịch để chì
(Pb) và chì điôxít (PbO2) chuyển hóa thành chì(II)
sulfat.


3. NGUYÊN LIỆU
1. LƯU HUỲNH: 65% (Mỹ)
2. QUẶNG PYRIT: 9%

3. CÁC KHÍ THẢI CỦA NGÀNH LUYỆN KIM

(SO2,H2S ) : 23%
4. THẠCH CAO: 3% (Đức)


1 . Lưu huỳnh:
 Nguyên liệu tốt nhất để sản xuất axit H2SO4
 Lưu huỳnh thu được khi nấu chảy đá thiên nhiên có

chứa lưu huỳnh.

 Khi đốt S trong khí ta sẽ thu được khí SO2 có nồng độ

đặc hơn khi đốt Pirit và ít tạp chất hơn.

 Có giá thành cao hơn Pyrit => 20% H2SO4


2 . Quặng Pirit:
 Pirit là khoáng sunfua được sử dụng nhiều nhất trong

công nghiệp sản xuất khí SO2. Khoáng Pirit có thể đốt
trực tiếp nếu modun S cao ( >30% ); nếu modun S thấp khi
đốt phải thêm S nguyên tố để đảm bảo hiệu suất cao.

 Các Sunfua kim loại FeS2, Cu2S, ZnS, PbS...
 Trong Pirit hàm lượng S : 35-50%; Fe : 30-40%, sunfat kim

loại nặng (đồng, chì, asen, flo... )

 Pirit sắt FeS2 nguyên chất 53,44% S và 46,56 Fe; có màu

vàng xám.

 Ở nước ta, hàm lượng S trong quặng Pirit khoảng 15%

=> không thể sản xuất H2SO4.


3 . Các hợp chất phế thải công nghiệp chứa hợp chất của
lưu huỳnh:
 Những phế thải của lò cao luyện gang, thép, lò luyện

kim màu chứa khí SO2 được sử dụng chế tạo H2SO4

 Khí hydro sùnfua sinh ra trong các lò cốc, khói của các

lò đốt than chứa nhiều lưu huỳnh, các hợp chất lưu
huỳnh tách ra từ dầu mỏ cùng là nguồn nguyên liệu
đáng kể cho sản xuất axit H2SO4.

 Các dung dịch thải của kĩ nghệ gia công kim loại.


4. Thạch cao:
 Các loại sunfat: Thạch cao CaSO4.2H2O, thạch cao

anhydric CaSO4, Na2SO4, MgSO4...

 Đốt thạch cao + đất sét + than trong lò quay

_ Khí thu được chứa SO2 dùng cho sản xuất axit
H2SO4.
_ Xỉ còn lại trộn với các phụ gia để làm xi măng.


4.CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Sản xuất axit H2SO4 có những giai đoạn chính sau:

 Đốt cháy nguyên liệu chứa S thu SO2
 Oxy hóa SO2 thành SO3 (giai đoạn chậm nhất)
 SO3 hấp thụ nước thành H2SO4
Công nghệ tiếp xúc
Công nghệ NOx


Công nghệ tiếp xúc sản xuất H2SO4


1 . Sản xuất khí SO2
 S + O2 = SO2
 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
 4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2

Sản phẩm:
Khí: SO2, SO3, As2O3, SeO2…
Xỉ: oxyt sắt, muối sunfat, oxyt các kim loại khác,
thạch cao… và FeS không oxy hóa hết (0,5-2% S).

a/Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình đốt pirit:
* Nhiệt độ:
Tăng nhiệt độ, quá trình cháy càng nhanh
Tăng một cách tùy ý
⇒Hiện tượng kết khối nguyên liệu
⇒Giảm tốc độ của quá trình và gây tắc lò, ngừng sản

xuất, giảm độ bền của lò.

=> Quá trình đốt pirit: T= 600-800 ˜C


a/Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình đốt pirit:
*Diện tich tiếp xúc giữa nguyên liệu và oxy trong không khí:
Phản ứng cháy của pirit trong không khí là quá trình dị thể Khí –
Rắn
 Quá trình khuếch tán ngoài: quặng và không khí
 Quá trình khuếch tán trong: khuếch tán O2 và SO2 trong mao

quản pirit sắt

Nghiền mịn quặng pirit => Tăng bề mặt tiếp xúc của pirit với
không khí
⇒Tăng khuếch tán
⇒Tăng tốc độ phản ứng


a/Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình đốt pirit:

*Lượng Oxy thổi vào lò:
Tăng Oxy thổi vào lò => Tăng tốc độ cháy => Tăng nhiệt
tỏa ra => Nhiệt của lò tăng cao vượt quá nhiệt độ thích
hợp
Mặt khác: tiêu tốn nhiều nhiệt để đốt nóng không khí
(O2 và N2 dư); đồng thời, nồng độ SO2 bị pha loãng
(<7%) không có lợi cho quá trình thu SO3.
=> Khống chế lượng Oxy vào lò



b/Thiết bị đốt pirit:
*Lò tầng tĩnh có cánh quạt (lò cơ khí)
Nguyên liệu (FeS2) đi từ trên xuống, khi ra ngoài đã chuyển
hóa được trên 90%.
Hiệu suất đốt: >90%
Không khí đi từ dưới lên và ra khỏi lò cùng với khí sản
phẩm: cung cấp Oxy cho lò đốt và đóng vai trò như một
chất khí mang.
Khí thu được: 9%SO2, 9%O2 và 82%N2.
Xỉ ra khỏi chứa 2%S chưa cháy.
Áp suất của khí trong lò bao giờ cũng giữ thấp hơn ngoài
khí quyển nhờ quạt hút ở duới.


Ưu điểm:
- Có thể sử dụng đốt nhiều loại nguyên liệu khác nhau

10 g / m 3

- Độ bụi của lò thấp:

Nhược điểm:
- Cấu tạo phức tạp, năng suất thấp, đắt, lưu huỳnh cháy

không hoàn toàn.

- Khi đốt, quặng pirit dễ nóng chảy thành cục, lò dễ bị

gỉ, gãy các găng lò, van lò.

=> T <850-900



*Lò tầng sôi:
Hiệu suất chuyển hóa có thể đạt 99%.
Không khí được thổi vào với tốc độ giữ cho các hạt quặng chuyển động kiểu
“lớp sôi” trong vùng đốt. (T=800)
=>Ở trạng thái lơ lững, quặng pirit sẽ bị đốt cháy rất nhanh.
Thành phần khí ra chứa 15%SO2.
Xỉ ra khỏi chứa 0,5%S chưa cháy
Ưu điểm: cường độ làm việc lớn, nồng độ SO2 cao, quặng pirit cháy tốt hơn
Nhược điểm: Độ bụi cao:

300 g / m 3

Không thể đốt đuợc nguyên liệu có kích thước hạt quá khác nhau bởi vì
vận tốc không khí tương ứng với kích thước của hạt vì tỉ lệ thuận với kích
thước hạt.

*Lò đốt bụi:
Quặng pirit được đốt ở dạng bụi, dễ cháy và không bị kết khối
Thành phần khí ra chứa 13%SO2.
Xỉ ra khỏi chứa 1-1,5%S chưa cháy.
Nhiệt độ có thể đạt tới 1100
Ưu điểm: cơ cấu thiết bị đơn giản, cường độ làm việc cao, có
thể sử dụng nhiệt của khí ra khỏi lò cho thiết bị tận dụng nhiệt.
Nhược điểm: khí ra khỏi lò chứa nhiều bụi, yêu cầu cao về
nguyên liệu: quặng pirit tuyển nổi và khô, hàm lượng lưu huỳnh
ít dao động.


Các chỉ tiêu

Lò cơ khí

Lò phun

Lò tầng sôi

Bất kỳ

Tuyển nổi

Bất kỳ

185

700-1000

1000-1800

Cường độ làm việc,kg/m3.ngày

850-900

1100

800

Hàm lượng SO2 trong khí lò, %

9

13

15

Hàm lượng S trong xỉ, %

2

1-1,5

0,5

Độ bụi, g/m3

10

>100

300

Nguyên liệu
Nhiệt độ làm việc