Quy trình sản xuất axit photphoric

BÀI 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT H3PO4
1. Các phương pháp SX H3PO4
a) Phương pháp ướt
Axit photphoric được sản xuất từ fluorapatite, được gọi là đá phốt phát
(3Ca3(PO4)2.CaF2), bằng cách thêm axit sunfuric đậm đặc (93%) trong chuỗi các lò phản
ứng và khuấy đều.
Phản ứng tổng thể có thể được biểu diễn như sau:

Bên cạnh đó còn xảy ra một số phản ứng phụ

Đây là phương pháp phổ biến nhất và axit có thể được sử dụng trong sản xuất phân
lân (DAP, MAP, SPA).
b) Phương pháp nhiệt
Nguyên liệu chính cho phương pháp này là phốt pho và không khí.
Các phản ứng xảy ra:

Axit photphoric quá trình nhiệt có độ tinh khiết cao hơn nhiều và được sử dụng
trong sản xuất hóa chất chất lượng cao, dược phẩm, chất tẩy rửa, thực phẩm…
2. Mô tả và giải thích quy trình sản xuất H3PO4.


- Photpho vàng được nhập về xưởng ở dạng đóng rắn trong các thùng phuy 200 kg,
phía trên luôn có lớp nước bảo vệ để ngăn cản sự tiếp xúc của phôtpho với không khí.
- Công nhân vận hành dùng Palăng điện nhấc thùng phuy đặt vào thùng nấu chảy 2
để hóa lỏng P và tháo P lỏng ra khỏi thùng.
- P lỏng từ thùng nấu chảy 2 được tháo xuống thùng tinh chế 2B và 2A để lắng cặn,
sau đó dùng bơm, bơm lên thùng nén số 3.
- P lỏng từ thùng nén số 3 sẽ được nén vào tháp đốt và hấp thụ 5. Tại đây, P sẽ bốc
cháy trong không khí sinh ra P2O5.
Khí P2O5 sinh ra sẽ được hấp thụ bởi dòng axít tuần hoàn H 3PO4 80% phun từ trên
thùng 19 xuống.

Sau quá trình hấp thụ ta sẽ thu được axit H 3PO4 ở đáy tháp cùng với một lượng lớn
mù axit (có lẫn một P2O5 chưa được hấp thụ hết).
- Axit H3PO4 đi ra từ đáy tháp 5 có nhiệt độ 700C - 80oC sẽ được bơm qua thiết bị
trao đổi nhiệt 12 để hạ nhiệt độ xuống 40oC rồi đưa về đài phân phối chung. Tại đây axit
sẽ được phân phối theo 4 đường ống:


+ Đường ống 1: Phun tuần hoàn vào giữa tháp 5 để hấp thụ mù axit, nâng
cao nồng độ axit đầu ra.
+ Đường ống 2: Phun tuần hoàn vào đường ống dẫn mù axit ra khỏi tháp 5
để tiếp tục hấp thụ thêm một lượng mù axit trước khi vào ventury 6.
+ Đường ống 3: Dẫn axit tuần hoàn lên thùng cao vị 19 để hoà trộn với axit
35% được lấy từ thùng 13, sau đó axit này sẽ được phun vào tháp 5 để hấp thụ
P2O5.
+ Đường ống 4: Dẫn axit có nồng độ đạt 85% qua bộ phận lọc 16 để loại bỏ
cặn rồi đưa vào thùng chứa sản phẩm.
- Mù axit sinh ra trong tháp 5 sẽ được đi qua ống dẫn đến ventury 6. Tại đây mù axit
sẽ được hoà trộn với những giọt axit 35% được phun vào ventury từ thùng chứa 13, tạo
thành những giọt lỏng axit lớn, chảy vào tháp tách giọt 7 cùng với lượng dư mù axit.
- Trong tháp tách giọt 7, lượng dư mù axit và khí P 2O5 đi lên trên và sẽ được hấp thụ
vào dòng axit 35% chảy từ trên đỉnh tháp xuống, dòng axit lỏng ngưng tụ chảy từ trên
xuống về thùng 13. Mù axit và P2O5 chưa được hấp thụ ở tháp 7 sẽ được quạt 9 hút vào
đáy tháp tách mù 8.
- Tại tháp tách mù 8 khí đi từ dưới lên qua lõi lọc bằng sợi bông thủy tinh. còn khí
không ngưng sẽ được quạt 9 hút và dẫn đến tháp đệm (đệm sứ), để tiếp tục ngưng tụ khí.
Khí không ngưng sạch được phóng trực tiếp ra ngoài môi trường Axit loãng ngưng tụ
được bơm tuần hoàn lại tháp để tiếp tục hấp thụ.
3. Giải thích các chi tiết thiết bị của dây chuyền sản xuất H3PO4.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate Heat Exchanger, gọi tắt là PHE) là thiết bị
làm mát công nghiệp, cấu tạo với nhiều tấm kim loại mỏng được làm kín bởi các gioăng

cao su (hoặc hàn kín bằng mối hàn hợp kim) giúp ngăn hai dòng lưu chất nóng và lạnh.
Hai dòng lưu chất nóng và lạnh chảy xen kẽ với nhau giữa các tấm, các tấm này được dập
rãnh để tạo nên dòng chảy rối cho hai lưu chất nhằm đạt được năng suất trao đổi nhiệt lớn
nhất.


43 1
21
53 1
31

1

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
1. Khung cố định
2. Khung ép
3. Các tấm trao đổi nhiệt
4. Các đầu dẫn dung dịch vào hoặc ra
5. Các bu lông và đai ốc siết

41
1

31
21 Dòng chảy trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm


Dòng axit nóng (1) đi vào và chảy qua các tấm trao đổi nhiệt (màu đỏ), dòng nước
được bơm vào ống (3) và chảy vào các tấm trao đổi nhiệt (màu xanh). Các tấm trao đổi
nhiệt màu đỏ có cấu tạo gioăng cao su cho phép dòng axit nóng chảy lên trên bề mặt và

tương tự như vậy với các tấm trao đổi nhiệt màu xanh. Tại đây, axit nóng được làm mát
bởi nước. Dòng axit và nước sau khi trao đổi nhiệt sẽ được đưa ra ngoài qua ống (2) với
axit và (4) với nước.
Ưu điểm của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
- Sử dụng nước có sẵn từ tháp giải nhiệt hoặc bất kỳ môi chất lạnh khác trong hệ
thống sản xuất để làm nguồn nhiệt lạnh.
- Công suất trao đổi nhiệt có thể thay đổi sau khi thiết kế (bằng cách lắp thêm
các tấm trao đổi nhiệt).
- Có thể sử dụng bơm và đường ống có sẵn trong hệ thống. Tăng công suất công
suất trao đổi nhiệt, có thể giảm công suất bơm hoặc kích thước ống.
- Nguồn lạnh đầu vào không cần xử lý, không yêu cầu mức độ sạch. Có thể là hóa
chất (axit, chất trợ dung, glycol, nước khoáng, nước biển).
- Dễ dàng tháo lắp, vệ sinh bộ trao đổi nhiệt dạng tấm do kết cấu. Các tấm trao đổi
nhiệt có thể sạch như mới sau khi vệ sinh.
- Tuổi thọ cao (Lên tới 20-30 năm tùy từng điều kiện làm việc)
- Giá thành thấp hơn bộ trao đổi nhiệt dạng ống chùm, ống xoắn, kích thước nhỏ
hơn (với cùng dải công suất).
- Dễ dàng thay thế phụ kiện do kết cấu có thể tháo rời.
- Dễ dàng tích hợp hệ thống.