đại cương về quy trình sản xuất h2so4 phân tích nguyên liệu dùng trong sản xuất h2so4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TIỂU LUẬN MÔN
KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM CÔNG NGHIỆP

ĐẠI CƯƠNG VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT H2SO4
PHÂN TÍCH NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT H2SO4


NỘI DUNG
NỘI DUNG

1

2

Đại cương về quá trình sản xuất H2SO4

Phân tích nguyên liệu sản xuất H2SO4


1. Đại cương về quá trình sản xuất H2SO4
1. Đại cương về quá trình sản xuất H2SO4

1.1

Tổng quan về axit H2SO4

1.2 Sản xuất H2SO4

Nguyên liệu sản xuất H2SO4
Nguyên tắc
Quy trình sản xuất


1.1 Tổng quan về axit H2SO4
1.1 Tổng quan về axit H2SO4

Tính chất vật lý

 Là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không mùi, nặng gấp 2 lần nước. H 2SO4 đặc có tính hút
ẩm cao, dùng để làm khô khí Cl2, H2, CO2.

 H2SO4 đặc tan trong nước tạo hidrat H2SO4.nH2O và tỏa nhiệt mạnh, rất nguy hiểm.

 Trong tự nhiên axit H2SO4 có trong mưa axit hay quá trình oxi hóa quặng pirit.


1.1 Tổng quan về axit H2SO4
1.1 Tổng quan về axit H2SO4
Tính chất hóa học và ứng dụng

 Là axit vô cơ mạnh, axit sunfuric loãng tác dụng được với kim loại hoạt động và nhiều hợp chất.
 Axit sunfuric đặc nóng có tính oxi hóa rất mạnh.
 Axit sunfuric đặc nguội làm thụ động Fe, Al, Cr,…
 H2SO4 được sử dụng trong công nghiệp sản xuất phân bón, thuốc nổ, ăcquy, dược phẩm, chất tẩy
rửa,…

 Axit sunfuric được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc. Và là loại hóa chất được sản xuất nhiều
nhất.

1.2 Sản xuất axit H2SO4
1.2 Sản xuất axit H2SO4

Nguyên liệu sản xuất

 Quặng Pyrit ( chiếm 9%).
 Lưu huỳnh nguyên chất (chiếm 65%).
 Thạch cao (chiếm 3%).
 Các nguồn chất thải chứa S như: H2S, SO2, axit sunfuric thải (chiếm 23%).


1.2 Sản xuất axit H2SO4
1.2 Sản xuất axit H2SO4

Nguyên tắc

Chuyển lưu huỳnh về dạng SO2 sau đó oxi hóa SO2 thành SO3, hấp thụ SO3 bằng
axit sunfuric 98% tạo thành oleum. Pha loãng oleum ta được axit H 2SO4 đặc.


1.2 Sản xuất axit H2SO4
1.2 Sản xuất axit H2SO4
Quy trình sản xuất

Giai đoạn 1

Điều chế SO2.

Giai đoạn 2

Tinh chế khí SO2.

Giai đoạn 3

Oxy hóa SO2 tạo SO3.

Giai đoạn 4

Hấp thụ SO3.


1.2 Sản xuất axit H2SO4
1.2 Sản xuất axit H2SO4
Quy trình sản xuất

Giai đoạn 1: Điều chế SO2.



Từ quặng pyrit: nghiền nhỏ quặng rồi đưa vào lò đốt.
0
850 C

4FeS2 + 11O2



Từ khí sunfua hidro:

t

2H2S + 3O2



8 SO2 + 2 Fe2O3 + Qcalo

Từ khí lưu huỳnh nguyên chất:
S + O2

0

2 SO2 + 2 H2O

SO2

t

0


1.2 Sản xuất axit H2SO4
1.2 Sản xuất axit H2SO4
Quy trình sản xuất

Giai đoạn 2: tinh chế khí SO2.



Làm sạch các tạp chất có hại cho xúc tác ở giai đoạn sau và làm bẩn H 2SO4 tạo thành.

 Dùng xylon và thiết bị lọc điện làm sạch bụi và tạp chất.


1.2 Sản xuất axit H2SO4
1.2 Sản xuất axit H2SO4
Quy trình sản xuất
Giai đoạn 3: Oxy hóa SO2 tạo SO3.

 Cho khí SO2 đi qua thiết bị tiếp xúc, hiệu suất đạt 97-98%
0
440 C

2SO2 + O2

2SO3

V2O5

Giai đoạn 4: Hấp thụ SO3.

 Dùng H2SO4 96-98% hấp thụ SO3, oleum ra khỏi tháp có nồng độ khoảng 22%, sau đó pha
thành H2SO4.
H2SO4 + nSO3
H2SO4. nH2O + nH2O

H2SO4.nH2O
(n+1)H2SO4

Sơ đồ quy trình sản xuất
0
+O2, t

Hợp chất chứa S

SO2
Lọại tạp chất

SO2 sạch
+O2, xúc tác

H2SO4 96-98%

SO3

Khí thải

H2SO4.nH2O
H2O
H2SO4


2. Phân tích nguyên liệu sản xuất H2SO4
2. Phân tích nguyên liệu sản xuất H2SO4

Phân tích nguyên liệu quặng pyrit
Quặng pirit là một khoáng vật disunfua( FeS 2), chứa 20-50% S và còn nhiều tạp chất khác.

2.1 Phương pháp xác đinh hàm lượng
lưu huỳnh chung.

2.2 Phương pháp xác định hàm lượng
lưu huỳnh hữu ích


Tiêu chuẩn quặng pyrit nguyên liệu (64 TCN 62-63)
Tiêu chuẩn quặng pyrit nguyên liệu (64 TCN 62-63)

Tên chỉ tiêu

Mức

1. Ngoại quan

Dạng hạt với màu sáng có ánh kim

2. Hàm lượng lưu huỳnh

35%

3. Tổng hàm lượng chì và kẽm

0,5%

4. Hàm lượng asen

0,3%

5. Hàm lượng flo

0,05%

6. Độ ẩm

7%

7. Cỡ hạt

200 mm


2.1 Xác định hàm lượng lưu huỳnh chung
(TCVN 175: 1995)

 Phạm vi áp dụng: Phân tích nhiên liệu khoáng rắn, xác định hàm lượng lưu huỳnh chung.

 Nguyên tắc: chuyển toàn bộ lưu huỳnh trong mẫu quặng về dạng SO42-, làm kết tủa hoàn toàn gốc
2SO4 dưới dạng BaSO4. Lọc, rửa, sấy và nung kết tủa, tính được hàm lượng S.
Schung = Spyrit + Svô cơ


2.1 Xác định hàm lượng lưu huỳnh chung

Phương trình phản ứng







Hòa tan mẫu pyrit bằng hỗn hợp nước cường thủy:
2H2SO4 + FeCl3 +2H2O + 5NO

FeS2 + 3HNO3 + 3HCl

FeCl3 + H2SO4 + 3NO + S + 2H2O

Phản ứng phụ:

Cần thêm KClO3:
KClO3 + S + H2O



FeS2 + 5HNO3 + 3HCl

KCl + H2SO4

Kết tủa BaSO4:
Ba

2+

+ SO4

2-

BaSO4


2.1 Xác định hàm lượng lưu huỳnh chung

Điều kiện xác định

 Phá mẫu bằng hỗn hợp cường thủy ở nhiệt độ 110-120oC có mặt chất Oxi hóa KClO3.
 Phải loại bỏ hoàn toàn keo silic.
 Phải kết tủa BaSO4 ở PH= 3-4, dung dịch nóng 60-700C.
 Nung kết tủa ở 8500C.

Kết tủa có kích thước lớn để dễ lọc rửa.


Sơ đồ quy trình phân tích

Bước1.Phá mẫu và loại keo H2SiO3
20ml hh nước
cường thủy
 

Cân 0.5
0.0002g mẫu

o

Sấy khô

Hòa tan mẫu

Để nguội

105 C

+5ml HCl
Lọc cặn, rửa

Dd lọc + dd rửa

cặn

mẫu
+10ml HClđđ

+100ml nước cất

1

Đun sôi và cô

Cô khô

Đm đến 250ml

Dung dịch

+KClO3

đun sôi

Sơ đồ quy trình phân tích

Bước 2. Loại sắt

o
60-70 C
Định mức

25ml dd 1

50ml

Đun nóng

+ 1 giọt MO 0.1%
Đun nóng 1-2 phút

Trung hòa bằng dd NH4OH
Rửa tủa

Lọc tủa

10%

Nước cất 2 lần
Dd chuyển sang
màu vàng

Sơ đồ quy trình phân tích

Bước 3. Kết tủa BaSO4

o
60-70 C
Dd lọc + nước

1 giọt MO

rửa

0.1%

HCl 1:1

Trung hòa dd tới màu
Đun nóng

hồng

+15ml BaCl2 5%

HCl 1:1

Cho vào chén nung

Lọc kết tủa

Rửa tủa

đem đi nung

Lắng kết tủa
2- 4h

Nước cất
Bếp điện

Than hóa

o
850 C
30 phút

Nung kết tủa

Để nguội
Cân


2.1 Xác định hàm lượng lưu huỳnh chung
Công thức tính toán

 

Schung = Spyrit + S vô cơ
%Schung =
Trong đó:

F: hệ số chuyển đổi từ BaSO4 thành S
A: lượng cân BaSO4 thu được sau khi nung (g)
G: khối lượng mẫu cân đem phân tích (g)

Vđm: thể tích dung dịch mẫu được pha chế từ G g mẫu (ml)
Vxđ: thể tích dung dịch mẫu được sử dụng trong phép xác định (ml)


2.2 Xác định hàm lượng lưu huỳnh hữu ích

1

2

phương pháp I2

Phương pháp axit – bazơ


2.2 Xác định hàm lượng lưu huỳnh hữu ích
Nguyên tắc
Đốt mẫu pyrit trong lò đốt tạo khí SO 2, hấp thụ khí SO2 tạo thành dd H2SO3 hoặc H2SO4 rồi chuẩn độ thể tích.
4FeS2 + 11O2

2Fe2O3 + 8SO2

Phương pháp I2

Phương pháp axit – bazơ
(64TCN 92-93)



Hấp thụ SO2 vào H2O tạo thành H2SO3. chuẩn độ bằng dd



Hấp thụ SO2 vào dd H2O2 tạo thành H2SO4, chuẩn độ bằng
NaOH, chỉ thị Tashiro.

I2, chỉ thị HTB.
SO2 + H2O
H2SO3 + H2O + I2

H2SO3
2HI + H2SO4

SO2 + H2O2
H2SO4 + 2NaOH

H2SO4
Na2SO4 + 2H2O


2.2 Xác định hàm lượng lưu huỳnh hữu ích

Điều kiện xác định

•

0
Phá mẫu pyrit ở 850 C để mẫu phân hủy hoàn toàn.

•

Phải dùng Oxi không khí sạch, khô, không chứa SO 2, H2S, CO2 và hơi nước.


Sơ đồ quy trình phân tích

Gia nhiệt lò

Cân mẫu trong

đốt

thuyền sứ

1 phút

Cho khí O2 vào

Đẩy mẫu vào lò

lò

SO2 sinh ra

100mL nước

NaOH 0.1N

I2 0.05N

+ HTB + 1 giọt I2 0.05N

Chuẩn độ

Hấ

p

th

Hấ
p

ụ

PP

PP

I2

ax

th
ụ

itba
zơ

100mL nước
Bình so
sánh

Dd có màu xanh

+ HTB

Bình

Bình

chuẩn độ

chuẩn độ

100mL H2O2
+ 3 giọt
tashiro

Dd có màu xanh

Dd từ màu tím sang xanh lục