đồ án sản xuất axit sunfuric ads

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

MC LC
Trang
PHN MỞ ĐẦU:

Lịch sử phát triển của axit sunfuric…………………….…….…………3
PHẦN MỘT
CƠ SỞ HOÁ LÝ.
I. NHŨNG KHÁI NIỆM CHUNG

1. Khái niệm chung………………………….………….……...…………5
2. Vài tính chất của axit và ơlêum…………..………………....………….5
3. Tính chất của SO2 và SO3 ……………….………………...….……….9
4. Bảo quản và vận chuyển axit……..……………………… ..….…….10
5. Vật liệu chế tạo thiết bị……………………………………..……...…10
II. CƠ SỞ HOÁ LÝ Q TRÌNH SẢN XUẤT H2SO4.
1. Chế tạo khí SO2……………….……………………….………………11
2. Tinh chế khí……………..…………………………………...…….….12
3. Qúa trình ơxi hố SO2 trên xúc tác V2O5…………………...………....13
4. Qúa trình hấp thụ………………………………………………………19
PHẦN HAI
CHỌN VÀ BIỆN LUẬN DÂY TRUYỀN - THIẾT BỊ
TOÀN PHÂN XƯỞNG

I. Lựa chọn dây chuyền công nghệ……………….... ……………….……22.
II. Chọn các thiết bị trong dây chuyền sản xuât……………………….…...23
III. Thuyết minh dây truyền sản xuất. ……………………………….…….26

PHẦN BA
TÍNH CÂN BẰNG CHẤT
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT TỒN HỆ THỐNG

I. Lị lớp sôi đốt pyrit……………..……………………………...….……28
II. Nồi hơi nhiệt thừa………..……………………………………….……34
III. Cyclon…..……………………………………………………..……....36
IV. Lọc điện khô…...……………………………………………..……….38
V. Tháp rửa I………………...………………………………….……….41
VI. Tháp rửa II………………….……………………………….……….47
VII. Lọc điện ướt I……….……………………………………….………52
VIII. Tháp tăng ẩm……………………….……………………….………55
IX. Lọc điện ướt II…………..…………….……………………..……….60
Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền 1
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

X. B xung khơng khí……..……………….……………………..……….62
XI.Tháp sấy khí..….………………………….…………………..………..65
XII. Tháp tiếp xúc ………………………….…………………………….68
XIV.Tháp hấp thụ ơlêum………..………………….………….…………82
XIV. Tháp hấp thụ mơnơ hydrat………….……….………….…………..86
PHẦN IV

TÍNH TỐN THIẾT BỊ

I. Lị đốt quặng lớp sơi………………….…………………….…………90
II. Nồi hơi nhiệt thừa………………………………………….………….94
III. Tháp sấy……..………………………………….………….…………97
IV. Tháp chuyển hoá SO2 …………..………….………………………102
IV. Tháp hấp thụ ơlêum………..…………………...……………………117
V. Tháp hấp thụ mơnơ hydrat……………………..……………………..123
VI. Tính tốn , chọn thiết bị phụ…………………………….…………...128
PHẦN V
TÍNH TỐN KINH TẾ

I.Xác định chế độ làm việc của nhà máy………………………………..134
II. Tính tốn nhu cầu về điện……………………………………………134
III. Tính tốn nhu cầu về nước ………………………………………….136
IV. Tính giá thnh sn phm 138
PHN VI
PHN XY DNG

Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền 2
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

PHN M ĐẦU
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA AXIT SUNFURIC

Từ lâu loài người đã biết đến axit sunfuric, từ thế kỷ X người ta đã điều
trế axit sunfuric bằng cách chưng cất sunfat sát ở nhiệt độ cao sẽ thu được
SO2 và SO3. Sau khi làm lạnh hỗn hợp khí SO2 và SO3 cùng với hơi nước sẽ
tạo thành H2SO4, nhưng phương pháp này có năng suất thấp, giá thành cao.
Đến cuối thế kỷ XV người ta đốt Lưu huỳnh và Diêm tiêu có thấm nước để
điều chế axit sunfuric cho y học. Năm 1740 nhà máy sản xuất axit sunfuric
được xây dựng ở Anh. Nguyên tắc sản xuất, đốt Lưu huỳnh và Muối nitrat
trong các bình kim loại sau đó hấp thụ khí bay ra bằng nước trong bình thuỷ
tính. Năm 1796 người ta thay thế bình thuỷ tinh bằng phương pháp phịng
chì. Q trình sản xuất gián đoạn, ơxit Nitơ thải ra ngồi ảnh hưởng đến mơi
trường. Đầu thế kỷ XIX bắt đầu đốt Lưu huỳnh trong các lò riêng, còn các
ôxit Nitơ điều trế bằng cách dùng axit sunfuric phân huỷ các muối Nitơrat và
người ta đặt một số tháp ở trước phịng chì để tách một số ơxit Nitơ hoà tan
trong một số sản phẩm và đặt một số tháp sau phịng chì để hấp thụ ơxit Nitơ
bay theo khí thải. Do đó, tăng được năng suất và giảm giá thành sản phẩm.
Đầu thế kỷ XX người ta dùng tháp đệm thay các phịng chì. Từ đó, phương
pháp tháp được hình thành có năng suất lớn hơn nhiều so với phương pháp
phịng trì. Nhưng phương pháp này chỉ điều chế được axit sunfuric có nồng
độ 75% và độ tinh khiết của sản phẩm không cao.
Song song với phương pháp tháp năm 1931 P.Filit (người Anh) đề nghị
ơxi hố SO2 trực tiếp trên xúc tác Pt bằng ơxi khơng khí. Từ đó hình thành
phương pháp tiếp xúc. Trong các cơng trình nghiên cứu, q trình ơxi hố
SO2 thành SO3 có tiến hành trên các xúc tác như ôxit sắt, ôxit đồng …
Đến cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX người ta đã có biện pháp khắc phục
xúc tác ngộ độc thì phương pháp tiếp xúc dùng để sản xuất axit sunfuric
ngày càng tăng lên không ngừng, ưu điểm của phương pháp này: Sản phẩm
tinh khiết, có nồng độ cao. Có thể sản suất được SO3 lỏng và ơleum, năng

suất sản xuất lớn nhưng giá thành cao vì tồn tại hệ thống tinh chế khí.
Axit sunfuric là một axit vơ cơ mạnh , được sử dụng rộng rãi . nghành
phân bón hố học tiêu thụ nhiều axit nhất . để sn xut mt tn P 2O5 hu
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền 3
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

hiu trong phân bón cần 1,9 – 2,5 tấn axit, một tấn amôn sunfat cần 0,75 tấn
axit sunfuric. Axit sunfuric được dùng để sản xuất nhiều loại muối sunfat,
một số axit vô cơ như : axit photphoric, axit boric , axit flohidric, một số bột
màu vô cơ, sơn hữu cơ, sợi visco, tinh chế sản phẩm dầu mỏ, chất nổ, tẩy gỉ
kim loại, trong luyện một số kim loại như nhôm, magiê, đồng , coban.
Niken, vàng …
Ở nước ta, trong kháng chiến chống Pháp ơng Phạm Đình cùng một số
người đã tổ chức sản xuất axit saunfuric quy mô nhỏ theo phương pháp
phịng chì. Năm 1962 xưởng axit sufuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ
pirit công suất 40000 tấn /năm ở Lâm Thao bắt đầu hoạt động. trong những
năm 60 và 70 hai xưởng axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S đã
được xây dựng ở Tân Bình và Thủ Đức. tiếp đó là xưởng axit sunfuric
40000 tấn/năm của nhà máy supephotphat long thành. Tới năm 1992 tổng
công suất của các xưởng axit sunfuric ở nước ta là 240000 tấn/năm. Hiện
nay chỉ riêng nhà máy supephotphat và hoá chất Lâm Thao cũng có tới ba
dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S với

công suât lên tới 240000 tấn /năm.
Khai thác hết công suất thiết kế, cải tiến những mắt xích yếu trong dây
chuyền công nghệ đẻ đưa năng suất lên cao thiết kế, giảm tiêu hao vật chất
và chi phí quản lí cho một tấn sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm theo
tiêu chuẩn quốc tế, cải thiện điều kiện lao động và môi trường là những yêu
cầu cần thiết đối với những người quản lí vận hành các dây chuyền sản xuất
axit sunfuric ở nước ta hiện nay. những nhiệm vụ sáng tạo trên đòi hỏi phải
nắm vững bản chất các lí thuyết và những thành tựu mới nhất của cụng
ngh, thit b sn xut axit sunfuric.

Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền 4
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

PHN MT
C SỞ HOÁ LÝ
I. NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG.

1. Khái niệm chung:
Trong kỹ thuật, hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO 3 với H2O đều gọi là
axít sunfuric.
Nếu tỷ lệ SO3 : H2O < 1 gọi là dung dịch axít sunfuric
SO 3 : H2O > 1 gọi là dung dịch của SO3 trong axít sunfuric hay

ơlêum hoặc axít bốc khói.
Thành phần của dung dịch axít sunfuric được đặc trưng bằng % khối
lượng H2SO4 hoặc SO3
2 - Vài tính chất của axít sunfuric và ơlêum:
Axít sunfuric khan là chất lỏng khơng màu, sánh kết tinh ở 10,37 oC ở áp
suất thường (760mmHg) đến to = 296,2 oC axít sunfuric bắt đầu sôi và bị
phân huỷ cho tới khi tạo thành hỗn hợp đẳng phí chiếm 98,3 % H 2SO4 và 1,7
% H2O. Hỗn hợp đẳng phí này sơi ở 336,5 oC .
Axít sunfuric có thể kết hợp với nước và SO3 theo tỷ lệ bất kỳ khi đó tạo
thành một số hợp chất có tính chất khác nhau.
a. Nhiệt độ kết tinh.
Dung dịch có nồng độ bất kỳ của H2SO4 và ôlêum có thể xem là hỗn hợp
của hai trong số các hợp chất khác sau:
H2O; H2SO4.3H2O; H2SO4.2H2O; H2SO4.H2O;H2SO4; H2SO4.SO3;
H2SO4.2SO3; SO3.
Ứng với nhiệt độ kết tinh là :
0 oC ; - 22,4 ; -39,6 ; 8,48 ; 10,37 ; 35,85 ; 1,2 ; 16,8 oC
Từ đồ thị biểu diễn quan hệ giữa nhiệt độ kết tinh và nồng độ axít
H2SO4

Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền 5
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

6
4

Nhit , oC

1

5

7
G

8

H

E

2
3

D

B C
A

% H2SO4
% SO3 tự do
Hình 1: Đồ thị kết tinh của hệ nước và SO3

Nhiệt độ, oC

Ta thấy rằng:
Nhiệt độ kết tinh của dung dịch axít sunfuric và ơlêum tương đối cao,
thậm chí ngay cả ở nhiệt độ vài chục độ.
Vì vậy, người ta qui định rất nghiêm ngặt nồng độ axít sunfuric và
ơlêum sao cho chúng khơng bị kết tinh trong q trình vận chuyển và bảo
quản.
Từ tính chất này giúp cho ta lựa chọn thành phần axít sản xuất ra phải
gần với điểm cực tiểu trên đồ thị kết tinh.
b. Nhiệt độ sôi và áp suất hơi:
Quan hệ giữa nhiệt độ sơi và nồng độ axít biểu diễn trên đồ thì sau:

% H2SO4
% SO3
Hình 2: Nhiệt độ sôi của axit sunfuric và oleum ở 760 mmHg
Qua đồ th ta thy rng:
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền 6
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

Khi tng nồng độ thì nhiệt độ sơi của dung dịch axít sunfuric tăng đạt

cực đại ( 336,5 oC ) ở 98,3 % H2SO4 sau đó lại giảm.
Khi tăng hàm lượng SO3 tự do thì nhiệt độ sơi của ơlêum giảm từ
296,2oC (ở 0% SO3 tự do) xuống 44,7 oC (ở 100%SO3).
Khi tăng nồng độ áp suất hơi trên dung dịch a xít giảm đạt cực tiểu ở
98,3 % H2SO4 sau đó lại tăng. áp suất hơi trên ôlêum tăng khi tăng hàm
lượng SO3 tự do.
Có thể tính áp suất hơi trên dung dịch axít sunfuric và ơlêum theo cơng
thức sau:
B
lgP A 
T
Trong đó:
P: Áp suất hơi mmHg.
A, B : Hệ số phụ thuộc vào nồng độ axít và ơlêum.
Áp suất hơi riêng phần của H2SO4 trên dung dịch axít sunfuric ở to khác
nhau có thể tích theo cơng thức trên nhưng giá trị A,B có khác đi.
Nói chung hơi trên dung dịch axít sunfuric và ơlêum có thành phần khác
với thành phần pha lỏng. Chỉ trên dung dịch 98,3 % H 2SO4 thì thành phần
pha hơi nước mới bằng thành phần pha lỏng.
c.Tỷ trọng:
Khi tăng nồng độ, tỷ trọng của dung dịch axít sunfuric tăng, đạt cực đại
ở 98,3% H2SO4 sau đó giảm.

Khi tăng hàm lượng SO3 tự do tỷ trọng của ôlêum cũng tăng đạt cực đại ở
62% SO3 tự do sau ú li gim.

Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền 7
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công

Đồ án

Khi lng riờmg, g/cm3

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Néi
tèt nghiƯp

% H2SO4

% SO3

Nhiệt dung, cal/g.oC

Hình 3: Khối lượng riêng của axit sunfuric và oleum ở 20 0C
Khi tăng nhiệt độ, tỷ trọng của axít sunfuric và ơlêum giảm. áp dụng tính
chất này trong kỹ thuật sản xuất người ta xác định nồng độ của dung dịch
axít sunfuric có nồng độ thấp dưới 95% bằng tỷ trọng của trọng kế.
d. Nhiệt dung:
Khi tăng nồng độ, nhiệt dung của dung dịch axít sunfuric giảm. Ngược
lại, khi tăng hàm lượng SO3 nhiệt dung của ôlêum lại tăng. Khi tăng nhiệt
độ, nhiệt dung của axít và ơlêum tăng.

% H2SO4
% SO3
Hình 4: Nhiệt dung của a xit sunfuric và oleum ở 20oC
e. Độ nhớt:
Độ nhớt của axít sunfuric và ơlêum có ảnh hưởng rất lớn đến trở lực của
axít khi chảy trong đường ống, máng dẫn, đến tốc độ truyền nhiệt khi đun

Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền 8
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

nht (cp)

nóng hoặc làm lạnh axít, tốc độ hồ tan của các muối. Vì vậy giá trị độ nhớt
được sử dụng nhiều trong tính tốn kỹ thuật.
Độ nhớt của axít sunfuric và ơlêum có giá trị cực đại ở nồng độ 84,5%
H2SO4; 100% H2SO4 ; 50-55% SO3 tự do.

% H2SO4

% SO3 tự do

Hình 5: Độ nhớt của a xit sunfuric và oleum ở 20 oC
Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt của axít giảm khá nhanh.
g. Nhiệt tạo thành:
Nhiệt tạo thành axít sunfuric ở nồng độ khác nhau (tức là lượng nhiệt toả
ra khi thêm nước vào 1 kg SO3 để tạo thành dung dịch axít đó).
Có thể tính gần đúng theo công thức thực nghiệm sau:
2113
.M

2,99.M.(t  15)
H

M  0,2013 M  0,062
Trong đó:
H: Nhiệt tạo thành axit sunfuric, kJ/kg SO3
M: Lượng nước trong axit, kg/kg SO3
100 C
M
C
C: Hàm lượng SO3 trong axit, %
(Muốn chuyển nhiệt tạo thành từ kJ/kg SO3 sang kJ/kg H2SO4 thì chia
kết quả cho 1,225).
h. Nhiệt pha loãng và nhiệt hỗn hợp:
Nhiệt pha loãng là lượng nhiệt toả ra khi thêm nước vào a xít.
Sinh viªn: Ngun Văn Quyền 9
Lớp công
nghệ vô cơ- k 47


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

Nhit pha lỗng dung dịch axít sunfuric từ nồng độ ban đầu C 1 xuống
nồng độ C2 có thể tính như hiệu của nhiệt tạo thành các a xít đó:
Qf = DH = H2 - H1
Nhiệt hỗn hợp:
Là nhiệt lượng toả ra khi hỗn hợp các a xít có nồng độ khác nhau. Nhiệt

hỗn hợp được xác định theo công thức:
Qh = H3 + 2113 - H1 - H2
( KJ/ kgSO3)
Trong đó:
H1, H2, H3: Nhiệt tạo thành các a xít ban đầu có nồng độ C 1, C2
và axít cuối nồng độ C3.
3. Tính chất của SO2 và SO3:
3.1. Anhydric Sunfurơ : SO2
SO2 ở nhiệt độ thường là chất khí khơng màu, có mùi xốc đặc trưng,
kích thích mạnh mắt và cơ quan hơ hấp.
SO2 dễ hố lỏng ( ở áp suất thường to hoá lỏng SO2 là - 10,1 oC )
SO2 hoà tan nhiều trong nước : ở 20 oC : 1 thể tích nước hồ tan 40 thể
tích SO2. Độ hồ tan của SO2 trong
axít nhỏ hơn trong nước. Khi tăng
nồng độ axít đầu tiên độ hồ tan SO 2 giảm; đạt cực tiểu ở 85% H 2SO4 sau đó
lại tăng.
Khi tác dụng với nước, SO2 tạo thành axít sunfurơ:
SO2 + H2O Û H2SO3
Axít sunfurơ chỉ tồn tại trong dung dịch.
3.2. Anhydrit Sun furic: SO3
SO3 ở điều kiện thường là chất khí khơng màu, trong khơng khí nó phản
ứng mạnh với hơi nước và tạo nên những giọt axít nhỏ bay lơ lửng gọi là
mù.
SO3k + H2Ol = H2SO4l + 131,1 KJ
SO3 lỏng hỗn hợp với SO2 theo tỷ lệ bất kỳ
SO3 rắn hồ tan trong SO2 lỏng nhưng khơng tạo thành hợp chất hố học
SO3 khí tác dụng với HCl tạo thành axít Closunfonic: SO2(OH)Cl
Ở nhiệt độ to = - 44,75 0C thì khí SO3 biến thành chất lỏng không màu.
4. Bảo quản và vận chuyển axit.
4.1. Bảo quản.

Sản xuất axit sunfuric là quá trình liên tục, vì vậy sản phẩm liên tục đưa
về kho. ở kho axít được chứa trong các thùng chứa lớn kín để tránh bụi.
Thùng chứa axít có hình trụ đặt đứng làm bằng thép, cú dung tớch ln
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền10
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

m bo chứa được lượng a xít do dây chuyền sản xuất ra trong ngày. Mỗi
kho bao gồm vài thùng chứa để tiện cho việc làm vệ sinh, sửa chữa. Thùng
chứa axít tinh khiết và axít lỏng phải lót gạch chịu axít bên trong.
4.2 Vận chuyển.
Để vận chuyển khối lượng lớn axít đi xa thường dùng các toa hàng
đường sắt. Khi vận chuyển lượng nhỏ và gần thường dùng ôtô xi téc đóng
can nhựa chịu axít, chai thuỷ tinh.
5. Vật liệu chế tạo thiết bị.
Trong dây chuyền sản xuất axít sunfuric nồng độ axít khác nhau. Tốc độ
ăn mịn thiết bị phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ axít và nhiệt độ của nó.
Chọn được vật liệu thích hợp để chế tạo thiết bị có ảnh hưởng lớn đến chỉ
tiêu kinh tế, kỹ thuật. Khi chọn chú ý các yêu cầu sau:
Chịu được mơi trường ăn mịn và nhiệt độ cao, có độ bền cơ học lớn, dễ
gia công, đúc, hàn và rẻ tiền.
Một số vật liệu cần quan tâm:
5.1. Thép không gỉ.

Thép khơng gỉ có chứa các kim loại : Mn, Co, Ni, Cr, Mo, Ti...chịu được
axít đặc ở nhiệt độ cao nên thường chế tạo các thiết bị vòi phun, đường ống
trong tháp sấy và Mơnơhydrat.
5.2 Chì.
Chì bền trong mơi trường axít lỗng vì trên bề mặt của nó tạo thành lớp
chì sunfat khơng tan trong axít lỗng. Chì thường dùng để làm hoặc lót thiết
bị, đường ống có tiếp xúc với axít lỗng(như khu rửa khí trong sơ đồ cổ điển
); a xít có nồng độ 65-75% trong sản xuất axít cho điều chế Supephotphat.
5.3. Gang.
Trong mơi trường axít sunfuric gang bền hơn thép lại rẻ tiền, dễ gia công
nên được dùng nhiều làm đường ống dẫn, dàn làm lạnh, van, bơm axít. Gang
khơng chịu được tác dụng lâu dài của ơlêum và SO 3 vì trong mơi trường đó
dễ rạn nứt.
Ngồi ra cịn một số vật liệu vơ cơ chịu axít như đệm sành sứ, vật liệu
hữu cơ như faolit ...
II. Cơ sở hố lý của q trình sản xuất H2SO4
Ta chọn phương pháp sản xuất axits theo phương pháp tiếp xúc, theo
phương pháp này thì sản xuất axits qua các giai đọan sau :
Chế tạo khí SO2.
Tinh ch khớ SO2.
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền11
nghệ vô cơ- k 47

Líp c«ng


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

Oxi hoỏ SO2 thành SO3.
Hấp thụ khí SO3 tạo thành axít H2SO4.
1. Chế tạo khí SO2
1.1. Phản ứng cháy của quặng Pyrít.
Khi đốt quặng Pyrít có các phương trình phản ứng sau:
2FeS2  2FeS + S2 – 724,8 kJ.
S2 + 2O2 = 2SO2 + 724,8 kJ.
4Fe + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2.
3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 6SO2 + 2.438,2 kJ.
Trong quá trình đốt quặng pyrít sản phẩm chính là khí lị có chứa SO 2 và
xỉ quặnglà Fe2O3, Fe3O4, và 1 lượng nhỏ khí SO3. Trong hỗn hợp khí lị nồng
độ của oxi, SO2, SO3 có liên quan mật thiết với nhau qua phương trình:
n.(m  1) 
n.(m 0,5) 


Co2 n   m
.Cso2   m  0,5.
.Cso3
100 
100 


Trong đó:
n: Hàm lượng O2 trong khơng khí đưa vào lị đốt
m: Tỷ lệ giữa số phân tử O 2 tham gia phản ứng với số phân tử
anhydrit sunfurơ tạo thành.
CO2, CSO2, CSO3: Nồng độ của O2, SO2, SO3 trong khí lị, % thể tích.
Thực tế dùng khơng khí để đốt nên n = 21 và theo phản ứng cháy thì m = 1.

1.2. Lượng và thành phần xỉ tạo thành trong q trình cháy pyrít.
Lượng xỉ tạo thành khi đốt quặng:
160 CSq
X
160 CSx
Trong đó:
X là lượng xỉ tạo thành.
Csq, Csx : là hàm lượng lưu huỳnh trong quặng khô và trong xỉ
%.
1.3. Nhiệt cháy và nhiệt độ bốc cháy của nguyên liệu.
Nhiệt cháy phục thuộc vào dạng nguyên liệu và mức cháy của lượng
huỳnh trong đó, được tính theo cơng thc:
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền12
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp
Q

Đồ án

q.Cschá y
100

Trong đó :
q: Là nhiệt toả ra khi cháy hồn tồn 1 kg s trong nguyên
liệu.

Cscháy Là hàm lượng lưu huỳnh thực tế đã cháy.
Cscháy = Csq - x.Csx.
Nhiệt độ bốc cháy của pyrít ở 170 đến 260 oC đã xảy ra q trình oxi hố
chậm FeS2 thành SO2. Nhiệt độ cháy của các loại quặng pyrít khác nhau nó
phục thuộc vào thành phần khoáng và độ mịn của quặng, các loại tạp chất có
trong quặng.
1.4. Tốc độ cháy.
Tốc độ cháy của quặng pyrít phục thuộc vào các yếu tố như : nhiệt độ,
kích thước hạt quặng, nồng độ oxi .... Vì vậy, cần phải khống chế các điều
kiện kỹ thuật hợp lí để đạt được tốc độ cháy tiêu chuẩn, tăng được bề mặt
tiếp xúc giữa pha rắn với pha khí, tránh được hiện tượng kết khối.
2- Tinh chế khí.
Quá trình làm sạch khí:
Khi đốt quặng pyrít khí lị thu được có lẫn một số tạp chất có hại cho
quá trình sản xuất axít như là bụi xỉ, As 2O3, HF, SiF4, SO3, H2O hơi....., do
vậy cần phải làm sạch các tạp chất có hại trước khi hỗn hợpkhí đến máy tiếp
xúc.
Hỗn hợp khí sau khi ở bộ phận rửa ( làm sạch khí ) trong hỗn hợp khí có
mang theo một lượng hơi nước bão hoà lớn, với lượng hơi nước này nếu
không hấp thụ hết sẽ gây hiện tượng ngưng tụ và gây ăn mòn các thiết bị. Vì
vậy cần phải làm sạch lượng hơi nước này bằng cách cho hỗn hợp khí đi qua
axít H2SO4, do tính chất háo nước của axít sunfuríc khí đi qua có mang theo
hơi nước sẽ bị axít hấp thụ hơi nước và làm khơ hỗn hợp khí này, q trình
đó gọi là sấy khí.
Q trình sấy khí bằng axít sunfuric về thực chất nó là q trình chuyển
chất từ pha khí vào pha lỏng. Các phân tử khi bị hấp thụ sẽ khuếch tán từ
pha khí này qua màng khí đến bề mặt phân chia pha, sau đó lại tiếp tục
khuếch tán qua màng lỏng vào pha lỏng.
Tốc độ của quá trình hấp thụ phụ thuộc vào tốc độ của quá trình nào
chậm nhất ( quá trình khuếch tán qua màng khí, q trình khuếch tán qua

màng lỏng, q trình phản ứng hố học trong pha lỏng ). Khi sấy khí thỡ tc
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền13
nghệ vô cơ- k 47

Lớp c«ng


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

hp thụ hơi nước do tốc độ khuếch tán nó qua màng khí quyết định :
Lượng hơi nước khuếch tán qua màng khí được xác định bằng cơng thức:
Q = k.F. DP
[kg / h]
Trong đó:
k: Hệ số hấp thụ ( kg/m2 h.mmHg )
F: Bề mặt tiếp xúc pha ( m 2 )
DP: động lực quá trình hấp thụ (mmHg )

Pk  Pl'    Pk'  pl 
ΔP 
Pk  Pl'
ln '
Pk  Pl
Trong đó :
Pk, Pk’ : áp suất riêng phần của hơi nước trong pha khí trước và
sau khi sấy [mmHg].
Pl, Pl’ : áp suất bão hoà của hơi nước trên dung dịch axít sunfuric

trước và sau khi hấp thụ [mmHg].
Để quá trình sấy nhanh và triệt để có thể áp dụng các biện pháp sau
(nhằm mục đích để tăng Q).
Tăng bề mặt đệm F nhưng không tăng vơ hạn được vì làm tăng kích
thước tháp, trở lực và đầu tư xây dựng.
Tăng hệ số hấp thụ k:
k = ko. m
Trong đó:
ko : Hằng số.
: Tốc độ giả của khí trong tháp rỗng [m/s]
m : hệ số phụ thuộc chế độ chuyển động của dịng kh.
Có thể tăng k bằng 2 cách:
Tăng tốc độ khí:
Khi tăng  thì năng suất tháp tăng, song trở lực và tia bắn axít cũng
tăng. Trở lực tăng bình phương với vận tốc khí.
Tăng hằng số k:
Khơng phụ thuộc vào nồng độ axít sấy. Nồng độ a xít sấy tăng thì tăng
Ko, và tăng động lực của quá trình (do giảm áp suất hơi nước bão hồ trên
axít ) nhưng tổn thất SO2 trong a xít bổ xung sẽ nhiều lên.
3. Qúa trình ơxi hố SO2 trên xúc tác V2O5.
3.1. Phản ứng.
Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền14
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

a. Cõn bằng của phản ứng.
SO2 + 0,5 O2 Û
SO3 + Q
( 2-1)
Phản ứng là toả nhiệt và giảm thể tích, hằng số cân bằng của phản ứng :
PSO
Kp 
0,5
PSO .PSO
3

2

3

(2-2)
Trong đó:
PSO3 , PSO2 , PO2 : Áp suất riêng phần của các cấu tử ở trạng
thái cân bằng.
Hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình VanHof :
dlnKp/ dt = - Qp/ RT2
Qp : Nhiệt phản ứng ở áp suất không đổi.
Nhiệt phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ theo định luật KiecKhop:
dQp/ dt = - DCp
DCp : là hiệu nhiệt dung của sản phẩm và các chất ban đầu:
DCp = CpSO3 - CpSO2 - 0,5 CpO2
Trong thực tế để cho đơn giản tính tốn trong khoảng t o = 400 - 700oC
thì có thể tính Kp, Qp theo phương trình thực nghiệm sau:

Qp = 101420 - 9,26T [J/mol]
4905
,5
lgK P 
 4,6455
T
(2-3)
(2-4
Khi nhiệt độ tăng thì Qp và Kp đều giảm.
b. Mức chuyển hoá.
Mức chuyển hoá là tỷ lệ giữa lượng SO 2 đã bị ơ xy hố thành SO3 và
tổng lượng SO2 ban đầu.
PSO
x
PSO  PSO
3

3

2

Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì mức chuyển hố đạt giá trị cực
đại, gọi là mức chuyển hoá cân bằng Xc và ta có cơng thức sau:

Sinh viªn: Ngun Văn Quyền15
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp
x

Đồ án

PSO

3

PSO PSO
3

2

cân bằng

( 2 – 5)
Gọi P: Là áp suất chung của hỗn hợp khí
a,b : Nồng độ ban đầu của SO2 và SO3 ( %V)
Kết hợp (2-2) và (2-5) ta có:
KP
XC 
100 0,5.a.X C
Kp 
P  (b  0,5.a.X C
(2-6)
Do phản ứng ơxy hố SO2 là phản ứng toả nhiệt và giảm thể tích nên khi
tăng áp suất và giảm nhiệt độ thì mức chuyển hố cân bằng sẽ tăng lên.
Ngồi ra mức chuyển hố cân bằng cịn phụ thuộc vào tỷ lệ SO 2/ SO3 trong

khí lị tức là phụ thuộc vào dạng ngun liệu và lượng khơng khí vào lò đốt.
Nếu nồng độ SO2 thấp, hàm lượng O2 càng cao thì Xc càng lớn.
c. Tốc độ phản ứng.
Trong sản xuất, tốc độ ơxy hố SO2 có ý nghĩa rất lớn, nó quyết định
lượng SO2 ơxy hố được trong 1 đơn vị thời gian trên 1 đơn vị thể tích xúc
tác. Do đó nó quyết định lượng xúc tác cần dùng, kích thước tháp và các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật.
Tốc độ phản ứng được đặc trưng bởi hằng số tốc độ K:
k = k0. e - E/RT
Trong đó:
k0: Hệ số thực nghiệm đặc trưng cho chất xúc tác và
khơng phụ thuộc vào nhiệt độ.
E: Năng lượng hoạt hố của phản ứng (J/mol).
Khi tăng nhiệt độ và giảm E thì hằng số vận tốc tăng. Khi khơng có xúc
tác thì phản ứng ơxy hố SO 2 có năng lượng hoạt hố lớn là vì phải tiêu tốn
năng lượng để phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử O 2, do đó
tốc độ phản ứng rất nhỏ. Khi có mặt chất xúc tác rắn thì năng lượng hoạt hố
giảm nhiều do đó tốc độ phản ứng tăng lên rất nhiều.
3.2. Chất xúc tác dùng để ô xy hố SO2.
Có thể chia các chất xúc tác cho q trình chuyển hố SO 2 thành hai
loại: Xúc tác kim loi v phi kim loi.
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền16
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

a. Xỳc tác kim loại.
Xúc tác platin có hoạt tính rất cao, nhiệt độ hoạt tính thấp ( 375-400oC)
nhưng rất dễ bị nhiệm độc bởi Asen và rất đắt. Ngoài ra các kim loại khác
trong nhóm platin hoặc hợp kim của vàng, bạc platin, molip đen chúng có
hoạt tính cao nhưng nhìn chung không ổn định do sau một thời gian làm việc
chúng dễ chuyển thành dạng sunfat hay oxyt.
b. Xúc tác phi kim loại.
Đầu tiên là oxyt sắt ( xỉ quặng ) có ưu điểm rẻ tiền, dễ kiếm, ít nhạy độc
với tạp chất trong khí lị song do nhiệt độ hoạt tính cao nên mức chuyển hố
thấp ( khơng q 0,5).
Sau người ta phát hiện ra oxyt Vanađi phối hợp với hợp chất kim loại
kiềm và SiO2 tạo ra xúc tác Vanađi : Đây là loại xúc tác có hoạt tính cao,
nhiệt độ hoạt tính thấp (430-440oC) độ bền nhiệt lớn. V 2O5 là thành phần
hoạt tính của xúc tác, chiếm từ 5-12%, SiO 2 làm chất mang ở dạng xốp, các
chất kim loại kiềm làm chất kích động.
Cho đến ngày nay xúc tác Vananđi vẫn được sử dụng rộng rãi trong sản
xuất axit sunfuric do tính ưu việt của nó là hoạt tính cao ( mặc dù kém
platin) và rẻ tiền. Xu hướng của công nghệ là nghiên cứu chế tạo xúc tác
Vanađi có nhiệt độ hoạt tính thấp xấp xỉ nhiệt độ hoạt tính của platin.
Hiện nay trên thế giới có nhiều nước sản xuất xúc tác Vanađi ở các dạng
viên, vòng khác nhau như : Nga, Anh, Mỹ, Đan mạch, Trung Quốc....
hổ biến ở dây chuyền sản xuất axít của Việt Nam là xúc tác của Nga.
3.3. Cơ chế của phản ứng giữa O2 và SO2 trên bề mặt xúc tác rắn.
Tác dụng của chất xúc tác rắn khi oxy hoá SO 2 là làm giảm năng lượng
hoạt hoá so với năng lượng hoạt hoá của phản ứng trong pha khí. Việc giảm
năng lượng hoạt hố là do phản ứng xảy ra theo một con đường mới, nhờ có
tác dụng hố học trung gian giữa các chất tham gia phản ứng với chất xúc
tác. Hợp chất trung gian tạo thành trong q trình oxy hố SO 2 là hợp chất

bề mặt và không làm thay đổi cấu trúc tinh thể của xúc tác. Phản ứng gồm 4
giai đoạn:
Hấp phụ SO2 lên bề mặt xúc tác.
Oxyhoá SO2 bằng ôxy trong các phân tử oxyt kim loại (xúc tác) nằm
ngay trên bề mặt xúc tác.
Nhả SO3 ra khỏi bề mặt xúc tác.
Hấp phụ ơxy trong pha khí vào xúc tác và hoàn nguyên xúc tác.
V2O5 + SO2 = V2O4 + SO3
V2O4 + 1/ 2O2 = V2O5
3.4. Động học quá trình oxy hố SO2 trên xúc tác Vanađi.
Sinh viªn: Ngun Văn Quyền17
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

Khi hiu biết được động học của quá trình mới giải quyết được các vấn
đề thực tế sản xuất như xác định được đúng nhiệt độ thích hợp, nồng độ SO 2
thích hợp, thiết lập phương pháp hợp lý để tính tốn thiết bị.
Người ta đã tìm được ra phương trình động học sau:
a.x
a.x 

2 1
b


dx k.P
x
2 . 1 x 1 
2 

.
.



a.x 1 0,2.x
a.x 


dt a
k
.
1

x


P


1
b

2

2
(27)
Trong đó :
K: Hằng số tốc độ phản ứng ( s-1.at-1)
Kp: Hằng số cân bằng.
a,b: Nồng độ ban đầu của SO2 và O2.
P: Áp suất chung của hỗn hợp khí ( at).
x: Mức chuyển hố.
3.5. Điều kiện ơxy hố trên xúc tác Vanađi.
Q trình oxyhố SO2 là một giai đoạn quan trọng trong sản xuất axít
sunfuric. Vì vậy cần phải nghiên cứu những điều kiện thích hợp tiến hành
q trình đó để đạt năng suất cao, giá thành hạ ...
Rước hết hãy xét tốc độ phản ứng ơxy hố SO 2 vì nó quyết đinh thời
gian cần thiết tiếp xúc giữa hỗn hợp khí và xúc tác do đó quyết định lượng
xúc tác cần dùng, kích thước thiết bị.
Rong điều kiện sản xuất, áp suất làm việc P và nồng độ ban đầu a,b là
quy định và coi như không đổi. Như vậy tại 1 mức chuyển hố xác định thì
tốc độ phản ứng oxy hóa SO2 chỉ phụ thuộc vào K và Kp ( theo phương trình
2-7). Khi nhiệt độ tăng, hằng số vận tốc K tăng, còn hằng số cân bằng Kp
giảm.
Xét sự thay đổi của vận tốc phản ứng theo nhiệt độ:
Khi tăng nhiệt độ xét ảnh hưởng của giá trị K và Kp tới tốc độ phản ứng
ta có đồ thị bên. Như vậy tốc độ phản ứng từ khi tăng đến lúc bằng 0 ( hệ
đạt trạng thái cân bằng ) thì phải qua một giátrị cực đại. Kết luận này có ý
nghĩa quan trọng trong việc chọn chế độ nhiệt làm việc cho tháp.
a. Nhiệt độ thích hợp.
Nhiệt độ:
Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền18
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp
Tth

Đồ án

4905
x
lg
1 x. b 0,5.a.x 4,937
100 0,5.a.x

(2-8

Nhiệt độ thích hợ p °C

580

3

540
500

4

1
2

460
420
380

75 80 85 90 95 100
Møc chun ho¸: %

Hình6 : Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp khí và mức chuyển hố SO2 đến
nhiệt độ thích hợp
Trên hình vẽ ta thấy khi mức chuyển hố SO 2 tăng thì nhiệt độ thích hợp
giảm. Do đó, giai đoạn cuối của q trình ơxi hố SO 2 phải tiến hành ở nhiệt
độ thấp để vừa tăng mức chuyển hoá cân bằng, vừa tăng tốc độ phản ứng.
b. Nồng độ thích hợp.
Nồng độ SO2 thích hợp ứng với mỗi mức chuyển hố nhất định là nồng
độ tại đó năng suất tháp tiếp xúc đạt giá trị cực đại.
Ứng với nồng độ thích hợp thì trở lực các lớp xúc tác trong máy đạt giá
trị cực tiểu. Khi nguyên liệu ban đầu thay đổi ( tức số mol ôxy tiêu tốn để
tạo thành 1 mol SO2 thay đổi ) thì nồng độ SO2 thớch hp cng b thay i.

Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền19
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

2,4

2,2
Năng suất tháp tiếp xúc,
đ
ơn vịquy ớ c

92%
2,0
94%

1,8

1,6
96%
1,4

97%
5

6

7

8

9

10

Nng SO2
Hỡnh7: nh hng của nồng độ SO2 đến năng suất tháp tiết xúc.
Khi đốt SO2 : m=1, % SO2 thích hợp là 8,5%. Khi nồng độ SO2 thích
hợp thay đổi thì năng suất tháp tiếp xúc cũng chỉ thay đổi ít, do đó trong
thực tế sản xuất người ta có thể sử dụng nồng độ SO 2 lớn hơn nồng độ thích
hợp để tăng năng suất các thiết bị khác của dây chuyền sản xuất và giảm
điện năng tiêu hao cho vận chuyển khí.
4. Qúa trình hấp thụ.
4.1. Q trình hấp thụ SO3.
Đầu tiên SO3 hồ tan vào axít sunfuric, sau đó phản ứng với nước trong
axít:
n SO3 + H2 O = H2 SO4 + ( n - 1) SO3
Tuỳ theo tỷ lệ giữa lượng SO3 và H2O mà nồng độ a xít thu được sẽ khác
nhau:
Khi n > 1 : Sản phẩm là ô lê um
Khi n = 1 : Sản phẩm là mônô hydrat
Khi n < 1 : Sản phẩm là a xít lỗng
Cơ chế của q trình hấp thụ SO3 cũng tương tự như q trình sấy khí.
Do đó ta cng cú cụng thc:
Q = k.F. Dp
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền20
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

Trong ú:
Q: lượng SO3 hấp thụ được ( kg/h).
k: hệ số hấp thụ kg/m2. h.mmHg.
Dp: động lực của quá trình hấp thụ ( mmHg).
Với k = k0.0,8
Trong đó:
k0 : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của a xít
 : tốc độ giả của khí trong tháp ( m/s)
Quá trình hấp thụ SO3 bằng axit sunfuric phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt
độ, quá trình hấp thụ SO3 tốt nhất là ở nhiệt độ thấp và nồng độ axit tưới là
98,3% H2SO4 vì tại đó cả hiệu suất hấp thụ và tốc độ hấp thụ đều đạt giá trị
cực đại.
Khi nồng độ axit nhỏ hơn 98,3% thì hơi trên dung dịch axit gồm cả hơi
nước và hơi axit khi tưới axit này lên hỗn hợp khí SO 3 thì đồng thời với quá
trình hấp thụ SO3 trong pha lỏng cịn có q trình tạo thành hơi axit H 2SO4
trong pha khí so SO3 tác dụng với hơi nước. Do vậy, áp suất riêng phần của
hơi axit rât lớn hơi axit H2 SO4 tạo thành càng nhiều sẽ xẩy ra hiện tượng tạo
mù. Do đó, hiệu suất hấp thụ SO3 và gây tổn thất SO3 theo khí thải ra ngồi.
Nếu dùng axit có nồng độ lớn hơn 98,3% thì hơi trên dung dịch có cả
SO3. Nồng độ axit càng lớn thì suất riêng phần của SO 3 càng lớn. Do đó,
động lực hấp thụ và tốc độ hấp thụ giảm. Mặt khác, áp suất riêng phần của
SO3 sau khi hấp thụ tăng làm tổn thất SO 3 theo pha khí tăng và hiệu suất hấp
thụ giảm.
Nhiệt độ càng cao thì áp suất riêng phần của SO 3 càng lớn. Vì vậy, hiệu
suất và tốc độ càng nhỏ.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ axit tưới đến tốc độ hấp th v hiu
sut hp th SO3.

Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền21
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

1,00

Mức hấp thơ

0,98

1- 40°C
2- 60°C

0,96

3- 80°C
4- 100°C

0,94
97
98
99
100

Nồng độ H2SO4 tình theo %
Hình 8: Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ axit đến hiệu suất hấp thụ SO3
96

1,2
1,1
1,0
1

0,9

1- 30°C

2

0,8

2- 60°C

0,7
0,6
92 94

96 98 100 10

20 30

%H2SO4
%SO3
Hình 9: Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ axit đến tốc độ hấp thụ SO3

Từ hai đồ thị trên ta thấy quá trình hấp thụ SO 3 tốt nhất là ở nhiệt độ
thấp và nồng độ axit tưới là 98,3 % H2SO4 vì tại đó tốc độ hấp thụ và hiệu
suất hấp thụ đều đạt giá tr cc i.
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền22
nghệ vô cơ- k 47

Líp c«ng


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

PHN HAI
CHN VÀ BIỆN LUẬN DÂY TRUYỀN - THIẾT BỊ
TOÀN PHÂN XƯỞNG

I. Lựa chọn dây chuyền công nghệ.
Do nguyên liệu ta sử dụng là quặng Pyrít, do vậy để có khí ngun liệu
sạch đến bộ phận oxi hoá cần phải là sạch hỗn hợp khí này. Để làm sạch hỗn
hợp khí chúng ta sử dụng dây chuyền cổ điển gồm có 1 số thiết bị chủ yếu sau :
1. Bộ phận kho chứa nguyên liệu.
- Cầu trục gầu ngoạm.
- Máy nghiền quặng.
- Sàng rung.
- Thùng sấy quặng.
- Băng tải vận chuyển quặng lên lò đốt.
2. Bộ phận lò đốt quặng.
- Lò đốt qung, ta chn lũ lp sụi.

Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền23
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

- Ni hơi thu nhiệt thừa.
- Xiclon
- Lọc điện khô.
- Hệ thống vận chuyển xỉ quặng.
3. Bộ phận làm sạch khí.
- Tháp rửa 1.
- Tháp rửa 2.
- Lọc điện ướt cấp 1 và cấp 2.
- Tháp tăng ẩm.
4. Bộ phận sấy-tiếp xúc-hấp thụ.
- Tháp sấy 1.
- Tách tia bắn .
- Máy thổi khí.
- Tháp tiếp xúc.
- Trao đổi nhiệt ngồi tiếp xúc.
- Tháp làm lạnh SO3.
- Tháp hấp thụ Ôlêum.
- Tháp hấp thụ Mơnơ.
- Tháp xử lí khí thải.

- Ống khói khí thải.
5. Bộ phận kho axít.
- Thùng chứa axít đặc.
- Thùng trộn.
- Thùng chứ axít 76%.
II. Chọn các thiết bị trong dây chuyền sản xuất.
1. Lò đốt nguyên liệu.
Ta chọn lò đốt kiểu lớp sơi vì nó có những ưu điểm nổi bật như sau:
Pha rắn bị đảo trộn mãnh liệt do đó nhiệt độ và nồng độ trong lớp sơi
đồng đều, tránh cho các hạt chất rắn khỏi bị quá nhiệt cục bộ.
Hệ số truyền dẫn nhiệt từ lớp sôi đến bề mặt trao đổi nhiệt ( và ngược lại
) rất lớn vì thế giảm được bề mặt truyền nhiệt và thể tích của thiết bị.
Có khả năng sử dụng các hạt quặng nhỏ do đó giảm được khuếch tán
khống chế nâng cao năng suất thiết bị.
Do lớp sôi rất linh động cho nên có thể liên tục cho quặng vào và liên
tục lấy sản phẩm ra.
Trở lực của lớp sôi không lớn lắm và trong giới hạn của lớp sơi thì
khơng phụ thuộc vào tốc độ thổi khí.
Cấu tạo thiết bị tương đối đơn giản nên dễ cơ khí hoỏ v t ng hoỏ.
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền24
nghệ vô cơ- k 47

Lớp công


Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
tốt nghiệp

Đồ án

2. Thit bị làm sạch khí.
Tháp rửa 1 sử dụng tháp rửa kiểu rỗng, tưới nồng độ axít tương đối thấp.
Các tạp chất trong hỗn hợp khí phần lớn được tách bỏ ở tháp này, một các
tạp chất còn lại cũng như lượng mù được sinh ra sẽ được tách ở các tháp rửa
2-tăng ẩm và 2 cấp lọc điện ướt. Tháp sấy khí với mục đích để hấp thụ hơi
nước trong hỗn hợp khí, sử dụng loại tháp đệm vì với loại tháp này có diện
tích bề mặt đệm lớn nên có bề mặt tiếp xúc pha giữa pha lỏng và pha khí
lớn, khí lưu lại trong tháp lâu nên khả năng hấp thụ hơi nước triệt để.
3. Tháp chuyển hố.
Có nhiều loại tháp chuyển hoá:
a. Tháp chuyển hoá kiểu tầng sơi.
Hỗn hợp khí thổi từ dưới lên lần lượt qua các lưới phân phối khí, trên đó
có đổ xúc tác. Để rút nhiên liệu phản ứng người ta đặt các bộ phận làm lạnh
bằng nước trong lớp xúc tác.
Loại tháp này có ưu điểm sau:
Do xáo trộn mạnh giữa khí và xúc tác nên tăng cường được quá trình
khuếch tán SO2 và O2 đến bề mặt xúc tác.
Hệ số truyền nhiệt từ lớp sôi đến bộ phận làm lạnh lớn, do đó có thể tiến
hành ơxy hóa hỗn hợp khí có nồng độ SO 2 lớn mà khơng sợ xúc tác quá
nóng.
Nhược điểm:
Cấu tạo phức tạp, chế độ điều chỉnh vận hành nghiêm ngặt.
b. Tháp chuyển hoá kiểu truyền nhiệt trung gian.
Loại này dùng các ống trao đổi nhiệt sau mỗi lớp xúc tác để hạ nhiệt độ
khí vào lớp xúc tác sau và nâng nhiệt độ hỗn hợp khí nguyên liệu vào lớp 1.
Loại này có ưu điểm là dễ khống chế chế độ kỹ thuật.
Nhược điểm:
Cấu tạo tương đối phức tạp.
Nếu khí chứa nhiều hơi nước thì khi vào bộ phận truyền nhiệt sẽ ngưng
tụ hơi a xít gây ăn mịn đường ống.

c. Tháp chuyển hố kiểu bổ xung khơng khí và có truyền nhiệt ngồi.
Khống chế nhiệt độ vào các lớp xúc tác bằng bổ xung không khí lạnh
khơ và rút nhiệt ở trao đổi nhiệt ngồi. Loại này có cấu tạo đơn giản, và do
đặt trao đổi nhiệt ngoài nên việc sửa chữa thay thế thiết bị thuận tiện dễ
dàng.
Nhược điểm:
Chiếm nhiều diện tích mặt bằng xõy dng.
Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền25
nghệ vô cơ- k 47

Lớp c«ng