TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH sản XUẤT AXIT SUNFURIC TRONG CÔNG NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MƠN MÁY & THIẾT BỊ CƠNG NGHIỆP HĨA CHẤT
---------***---------

ĐỒ ÁN NHẬP MƠN KỸ THUẬT HĨA HỌC
MA HỌC PHẦN: CH2000

TÌM HIỂU Q TRÌNH SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC TRONG CƠNG
NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: ThS Tống
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Thị Hạnh

20201475

KTHH 010-K65

2. Hoàng Xuân Hiệp

20201483

KTHH 10-K65

3. Trần Trung Hiếu

20201492

KTHH 10-K65

4. Hồng Xn Ngọc

5. Nguyễn Huy Hồng
6. Nguyễn Cơng Hn

20201500
20201502
20201510

KTHH 08-K65
KTHH 10-K65
KTHH 08-K65

Hà Nội, tháng 2 năm 2021


LỜI MỞ ĐẦU
Axit sunfuric là một axit vô cơ rất quan trọng đối với ngành cơng nghiệp hóa chất
nói riêng, đối với nền kinh tế quốc dân nói chun. Chúng ta có thể bắt gặp axit nyaf
trong các ngành sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt tổng hợp, tơ sợi hóa
học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm, dược phẩm, chế biến dầu mỏ…. Hàng năm
các nước trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H2SO4.
Đồ án trình bày về đề tài: Tìm hiểu quá trình sản xuất axit sunfuric trong cơng
nghiệp. Bên cạnh đó là tổng quan về lý thuyết cũng như một số vấn đề liên quan.
Chúng em xin chân thành cảm ơn cô Tống Thị Hoàng Dương đã hướng dẫn giúp
đỡ chúng em trong quá trình làm đồ án. Với sự giúp đỡ tận tình dó kết hợp với cùng
với sự nỗ lực cố gắng của cá nhân nhóm, chúng em đã hồn t hành đồ án này. Tuy
nhiên, do hạn chế về chuyên môn, kiến thức chưa sâu trong q trình làm bài
khơng thể khơng có sai sót, chúng em xin chân thành tiếp thu những ý kiến chỉ bảo
đóng góp của cơ để bản báo cáo hoàn thiện tốt hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn
Hà Nội, tháng 2 năm 2021

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................2
I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TÍNH CHẤT HĨA HỌC CỦA AXIT
SUNFURIC............................................................................................................4
1. Tính chất vật lý...............................................................................................4
2. Tính chất hóa học...........................................................................................4
2.1.Tính chất hóa học của H2SO4 đậm đặc........................................................4
2.2.Tính chất hóa học của axit sunfuric lỗng..................................................6
II. CÁC ỨNG DỤNG CỦA AXIT SUNFURIC Ở QUY MÔ CÔNG NGHIỆP6
1. Lịch sử phát triển..............................................................................................6
2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ở Việt Nam.....................................................6
2.1. Trên thế giới.................................................................................................7
2.2 Ở Việt Nam....................................................................................................7
3. Ứng dụng của axit sunfuric trong công nghiệp...............................................7
- Trong xử lý nước thải.....................................................................................8
III. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ H2SO4 TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM....8
IV. CÁC BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ ĐÃ VÀ ĐANG SỬ DỤNG ĐỂ SẢN
XUẤT AXIT SUNFURIC Ở QUY MÔ CÔNG NGHIỆP..................................9
1. Nguyên liệu sử dụng để sản xuất axit sunfuric ở quy mô công nghiệp..........9
1.1.Nguyên liệu...................................................................................................9
1.2.Đặc điểm sử dụng nguyên liệu:..................................................................10
1.3.Chất xúc tác trong sản xuất Axit sunfuric.................................................12
2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất axit sunfuric ở quy mô công nghiệp12
2.1 Sơ đồ chung.................................................................................................12
2.2 Sơ đồ ở 1 số nước........................................................................................18
3. Các thông số công nghệ cơ bản của các công đoạn trong dây chuyền sản
xuất ...................................................................................................................... 22

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TÍNH CHẤT HĨA HỌC CỦA AXIT SUNFURIC
1.
Tính chất vật lý
 Trạng thái vật lý: chất lỏng
 Hình thức: trong, khơng màu (tinh khiết) hoặc vẩn đục ( lẫn tạp chất)
 Mùi vị: không mùi
 Áp suất hóa hơi: <0,04kPa
 Mật độ hơi: 3.38
 Tốc độ bay hơi: chậm hơn ete
 Độ nhớt: 26,7cP
 Điểm sơi: 335o ở 101.3kPa
 Khả năng hịa tan trong nước: có thể hịa tan theo mọi tỷ lệ
 Trọng lượng phân tử:98,0761
 Trong lượng rieneg1,84 g/cm3
 Nhiệt độ phân hủy:340oC
2.
Tính chất hóa học
2.1.Tính chất hóa học của H2SO4 đậm đặc
a,Tính chất khử nước của H2SO4 đậm đặc
Mất nước đề cập đến quá trình axit sunfuric đậm đặc loại bỏ các phân tử nước
không tự do hoặc loại bỏ các nguyên tố hydro và oxy trong chất hữu cơ theo tỷ lệ
thành phần nguyên tử hydro và oxy của nước.
Phản ứng tỏa nhiệt của Saccarozo dưới tác dụng của H2SO4
• C12H22O11 + H2SO4 -> 12C + 11H2O
Phản ứng với cacbon tạo thành khí CO2, lưu huỳnh điơxít và nước.
• C + H2SO4 -> CO2↑ + 2SO2 ↑ + 2H2O
b,Phản ứng oxi hóa mạnh
Vì là axit mạnh nên H2SO4 có khả năng phản ứng oxi hóa khử với nhiều chất, hợp
chất khác nhau. Tùy vào chất khử, axit sunfuric đậm đặc có thể bị khử thành SO2,

S hoặc H2S:
• 2HBr + H2SO4 (đậm đặc) = Br2 + SO2 + 2H2O
• 3H2S + H2SO4 (đậm đặc) = 4S + 4H2O
• 8HI + H2SO4 (đậm đặc) = 4I2 + H2S + 4H2O
Khi nồng độ H2SO4 thay đổi thì chất tạo thành có thể khác nhau như:
• Zn + 2H2SO4 (đậm đặc) = ZnSO4 + SO2 ↑ + 2H2O


• 3Zn + 4H2SO4 (đậm đặc) = 3ZnSO4 + S + 4H2O
• 4Zn + 5H2SO4 (đậm đặc) = 4ZnSO4 + H2S ↑ + 2H2O
c,Phản ứng với kim loại
Axit sunfuric đậm đặc ở nhiệt độ thường có thể tác dụng với các kim loại mạnh
như sắt và nhơm. Khi đun nóng, axit sunfuric đậm đặc có thể phản ứng với tất cả
các kim loại (bao gồm vàng và bạch kim) ngoại trừ iridium và ruthenium để tạo
thành muối kim loại hóa trị cao.
• Cu + 2H2SO4 (đậm đặc) -> CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
Phản ứng phụ:
• 5Cu + 4H2SO4 (cơ đặc) -> 3CuSO4 + Cu2S + 4H2O
Tác dụng với sắt III tạo khí CO2, nước và muối sắt.
• 2Fe + 6H2SO4 (đậm đặc) -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O
d,Phản ứng với phi kim
Axit sulfuric đậm đặc có thể ơxi hóa phi kim như carbon, lưu huỳnh, phốt pho…
Trong loại phản ứng này, axit sunfuric đậm đặc chỉ thể hiện tính chất oxy hóa.
• C + 2H2SO4 (đậm đặc) -> CO2 + 2SO2 ↑ + 2H2O
• S + H2SO4 (đậm đặc) -> 3SO2 ↑ + 2H2O
• 2P + 5H2SO4 (đậm đặc) -> 2H3PO4 + 5SO2 ↑ + 2H2O
e,Phản ứng với các chất khử khác
Ngoài khả năng phản ứng với kim loại, phi kim thì nó cịn có thể tác dụng với
hydro sunfua , hydro bromua , hydro iodua.
• H2S + H2SO4 (đậm đặc) -> S ↓ + SO2 + 2H2O

• 2HBr + H2SO4 (đậm đặc) -> Br2 + SO2 + 2H2O
• 8HI + H2SO4 (đậm đặc ) -> 4I2 + H2S + 4H2O
• CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF


2.2.Tính chất hóa học của axit sunfuric lỗng
• Có thể phản ứng với hầu hết các kim loại (hoạt động mạnh hơn đồng) và hầu hết
các oxit kim loại để tạo ra muối sunfat và nước tương ứng.
• Có thể phản ứng với muối chứa ion axit tương ứng với độ axit yếu hơn ion sunfat
để tạo ra sunfat và axit yếu tương ứng.
• Nó có thể phản ứng với kiềm để tạo ra sulfate và nước tương ứng.
• Nó có thể phản ứng với kim loại trước hydro trong một số điều kiện nhất định để
tạo ra muối sunfat và hydro tương ứng.
• Trong điều kiện đun nóng, nó có thể là chất xúc tác cho q trình thủy phân
protein, disacarit và polysacarit.
• Nó có thể hoạt động với chất chỉ thị để làm cho dung dịch thử quỳ tím có màu đỏ
và dung dịch thử phenolphthalein khơng màu không bị đổi màu.

II. CÁC ỨNG DỤNG CỦA AXIT SUNFURIC Ở QUY MÔ CÔNG NGHIỆP
1. Lịch sử phát triển
Việc nghiên cứu vitriol, một loại khoáng chất thủy tinh mà từ đó aixt có thể được tạo ra đã
bắt đầu từ thời cổ đại.Một số cuộc thảo luận sớm nhất về nguồn gốc và đặc điểm của vitriol là
trong cơng trình của bác sĩ Hy Lạp Dioscorides (thế kỉ thứ nhất sau Công nguyên) và nhà tự
nhiên học La Mã Pliny the Elder (23-79 sau Công nguyên)
Vào thế kỉ XVII, nhà hóa học người Đức-Hà Lan Johann Glauber đã điều chế axit sunfuric
bằng cách đốt cháy lưu huỳnh cùng với chất tạo muối (kali nitrat) trong điều kiện có hơi nước.
Khi muối phân hủy, nó oxi hóa lưu huỳnh thành lưu huỳnh trioxit kết hợp với nước rạo ra axit
sunfuric
Năm 1736, Joshua Ward một dược sĩ ở LonDon đã sử dụng phương pháp này để sản xuất
axit sunfuric ở quy mô lớn

Năm 1746 tại Birmingham, John Roebuck đã điều chỉnh phương pháp này để tạo axit
sunfuric trong các ngăn có lốt chì ít tốn kém hơn. Sau nhiều lần cải tiến phương pháp này được
gọi là quy trình buồng chì –tiêu chuẩn để sản xuất axit sunfuric trong gần 2 thế kỉ.
Năm 1831, nhà buôn giấm người Anh Peregrine Phillips đã cấp bằng sang chế cho quy trình
tiếp cúc, một quy trình kinh tế hơn nhiều để sản cuất lưu huỳnh trioxit và axit sunfuric đậm đặc.
Ngày nay trên thế giới cũng sử dụng chủ yếu là phương pháp này
2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ở Việt Nam
2.1. Trên thế giới


Bởi những đặc tính quan trọng của axit sunfuric và nhu cầu lớn của nền sản xuất cơng nghiệp
hóa học mà sản lượng axit này trên thế giới ngày càng tăng. Dưới đây là biểu đồ thể hiện sự gia

tăng đó
Theo Vn Experess, hiện nay Trung Quốc cũng được coi là nước sản xuất H 2SO4 lớn nhất
trên thế giới với sản lượng là 33.7 triệu tấn. Sau đó năm 2005 tăng lên 35 triệu tấn
Các nước Xã hội Chủ nghĩa ở Châu Á vẫn được coi là thị trường chính chiếm khoảng 23%
lượng tiêu thụ thế giới. tiếp theo là Mỹ tiêu thụ khoảng 20%.
Trong năm 2005, cả thế giới tiêu thụ khoảng 190 triệu tấn axit sunfuric tương đương giá trị
là 10 tỷ USD
2.2 Ở Việt Nam
Việc sản xuất axit rất rộng rãi đẻ phụ vụ cho nền cơng nghiệp hóa học nước nhà. Có thể kể
đến 3 công ty lớn trong nước:
Nhà máy Supephotphat Lâm Thao- Phú Thọ: sản xuất đi từ quặng pyrit phối trộn với lưu
huỳnh hóa lỏng nhaaoj khẩu. Lượng sản xuất ln đạt 360 tấn/ ngày Tại đây axit sunfuric
được sản xuất theo phương pháp tiếp xúc, chất xúc tác để oxi hóa SO 2 thành SO3 là vanadi
ôxit
Nhà máy Supe lân Long Thành- Bến Tre: nguyên liệu là quặng sulfua sắt sản xuất theo
phương pháp tiếp xúc (Chất xúc tác là V2O5). Sản lượn đạt 80.000 tấn/năm
Nhà máy hóa chất Tân Bình: Nguyên liệu lưu huỳnh và theo phương pháp tiếp xúc

3. Ứng dụng của axit sunfuric trong công nghiệp
- Trong sản xuất phân bón


Axit sunfuric chủ yếu được sử dụng trong sản xuất axit photphoric, là chất được sử dụng để
sản xuất các loại phân photphat, và cũng dùng để sản xuất Amoni sunfat.
- Trong sản xuất công nghiệp
Axit sunfuric được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất kim loại như sản xuất đồng,
kẽm và dùng trong làm sạch bề mặt thép và dung dịch tẩy gỉ.
Ngồi ra, axit sunfuric cịn được sử dụng để sản xuất nhơm sunfat (ví dụ như phèn làm
giấy). Sản xuất các loại muối sunfat, tẩy rửa kim loại trước khi mạ, chế tạo thuốc nổ, chất dẻo,
thuốc nhuộm, sản xuất dược phẩm.
Hỗn hợp axit với nước được dùng để làm chất điện giải trong hàng loạt các dạng ắc quy,
axit chì...
Mỗi năm có khoảng 160 triệu tấn H2SO4, trong đó nổi bật khi được sử dụng trong các
ngành sản xuất như phân bón 30%, luyện kim 2%, phẩm nhuộm 2%, chất dẻo 5%, chất tẩy rửa
14%, giấy, sợi 8%...
- Trong xử lý nước thải
Sản xuất nhôm hidroxit là chất được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để lọc các tạp
chất, cũng như cải thiện mùi vị của nước, trung hòa pH trong nước, và sử dụng để loại bỏ các
ion Mg2+, Ca2+ có trong nước thải
III. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ H2SO4 TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM
- Hầu như H2SO4 khơng được điều chế trong PTN. Tuy nhiên vẫn có thế điều chế 1 lượng
nhỏ H2SO4 trong PTN bằng cách sử dụng các chất OXH mạnh như thuốc tím, HNO 3 hoặc các
halogen (Cl2 ,Br2) tác dụng với các chất như SO2, H2S, S,…
VD: 2H2O + SO2 + Br2 -> H2SO4 + 2HBr
4H2O + H2S +Cl2 -> H2SO4 + HCl
KMnO4 + SO2 +H2O -> K2SO4 + MnSO4 + H2SO4
Cũng có thể thu được H2SO4 trong dung dịch sau điện phân khi điện phân các dung dịch
muối sunfat CuSO4…

CuSO4 + H2O đpdd> Cu + H2SO4 + O
- Nhận xét : So với phương pháp sản xuất H2SO4 trong cơng nghiệp, lượng H2SO4 điều chế
trong phịng thí nghiệm thu được với lượng rất nhỏ, đồng thời cũng lẫn rất nhiều tạp chất


IV. CÁC BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ ĐÃ VÀ ĐANG SỬ DỤNG ĐỂ SẢN XUẤT
AXIT SUNFURIC Ở QUY MÔ CÔNG NGHIỆP
1. Nguyên liệu sử dụng để sản xuất axit sunfuric ở quy mô công nghiệp
1.1.Nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric rất phong phú bao gồm lưu huỳnh và các hợp chất của
nó. Theo thống kê, sản lượng axit sunfuric trên thế giới được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu
như sau:
-Lưu huỳnh nguyên chất.
-Quặng pirit FeS2, chứa 30-50% S, lẫn nhiều tạp chất và thành phần khác.
-Các nguồn chất thải chứa S (các nguồn khí thải như H 2S, SO2, axit sunfuric
thải)
-Thạch cao.
a) Lưu huỳnh nguyên chất:
- S là một trong những nguyên tố có nhiều trong tự nhiên. S chiếm 0,1% khối lượng vỏ trái
đất. S được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp sản xuất axit sunfuric (chiếm khoảng
50% tổng lượng S sản xuất ra), trong nông nghiệp chiếm khoảng 10-15% tổng lượng S sản xuất
ra).
- Trong tự nhiên lưu huỳnh dạng đơn chất có thể tìm thấy ở gần các suối nước nóng và các
khu vực núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là dọc theo vành đai lửa Thái Bình Dương..
- Các mỏ đáng kể của lưu huỳnh cũng tồn tại trong các mỏ muối dọc theo bờ biển thuộc vịnh
Mêxicô và trong các evaporit ở Đông Âu và Tây á. Lưu huỳnh trong các mỏ này được cho là
có được nhờ hoạt động của các vi khuẩn kỵ đối với các khoáng chất sunfat đặc biệt là thạch
cao. Các mỏ này là nền tảng của sản xuất lưu huỳnh công nghiệp tại Hoa Kỳ, Ba Lan,
Nga, Turkmenistan.
- Ở Việt Nam, để điều chế lưu huỳnh, người ta đi từ quặng S thiên nhiên chứa khoảng 1520% S hoặc tách các hợp chất từ khí thải của các ngành cơng nghiệp luyện kim màu, gia cơng

dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.
b) Quặng pirit:
Có 3 loại quặng pirit thường dùng để sản xuất axit sunfuric là:
+ Pirit tuyển nổi: Trong quá trình đem luyện đồng thường dùng phương pháp tuyển nổi để
làm giàu đồng của quặng lên khoảng 15-20% đồng của quặng (gọi là tinh quặng đồng). Phần bã
thải ra của quá trình tuyển nổi chứa khoảng 32-40% S gọi là quặng pirit tuyển nổi.
+ Pirit lẫn than: Than đá ở 1 số mỏ có lẫn cả quặng pirit, có loại chứa tới 3-5% S làm giảm
chất lượng của than.Vì vậy, phải loại bỏ cục than có lẫn pirit. Phần than cục loại bỏ này chứa tới


33-42% S và 12-18% C gọi là pirit lẫn than. ở miền bắc nước ta, mỏ than Na Dương (Lạng Sơn)
than chứa nhiều S (có mẫu tới 6-8% S).
+ Pirit thường: thành phần chủ yếu là FeS2 chứa khoảng 53,44% S và 46,56% Fe. Trong
quặng có lẫn nhiều tạp chất của các hợp chất của đồng, chì, kẽm, niken, bạc, vàng, coban, selen,
telu, silic, các muối cacbonat, sanfat canxi, magie. Vì vậy hàm lượng thực tế của S dao động
trong khoảng từ 30-52%. ở miền bắc nước ta mới chỉ phát hiện một số mỏ pirit nhưng nói
chung hàm lượng S thấp (khoảng 20-30% S), trữ lượng nhỏ.
c) Các nguồn chất thải chứa S:
- Khí lị luyện kim màu: Khí lị trong q trình đốt các kim loại màu như quặng đồng,
chì,thiếc, kẽm có chứa nhiều SO2. Đây là một nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất axit sunfuric vì cứ
sản xuất 1 tấn đồng có thể thu được 7,3 tấn S02 mà khơng cần lị đốt.
- Khí hydrosunfua(H2S): Trong q trình cốc hố than khoảng 50% tổng lượng S có trong khí
than sẽ đi theo khí cốc,chủ yếu ở dạng H2S (chiếm khoảng 95%). Lượng H2S trong khí cốc
hàng năm trên thế giới có thể lên tới hang triệu tấn
- Khói lị: Hàng năm trên thế giới đốt hàng tỷ tấn than, trong đó khói lị đã thải vào khí quyển
hàng chục triệu tấn S. Đây cũng là nguồn nguyên liệu đáng kể để sản xuất axit sunfuric.
- Axit sunfuric thải: Sau khi dùng axit sunfuric làm tác nhân hút nước,tinh chế dầu mỏ, sunfua
hoá các hợp chất hữu cơ sẽ thu được chất thải chứa nhiều H2SO4 ( 20 – 50%). Việc thu hồi axit
sunfuric này cũng có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và bảo vệ môi trường.
d) Thạch cao:

Đây là một nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất axit sunfuric vì nhiều nước trên thế giới
có mỏ thạch cao ( CaSO4.2H2O hoặc CaSO4).
1.2.Đặc điểm sử dụng nguyên liệu:
1.2.1. Mặc dù đi từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau để sản xuất axit sunfuric nhưng chúng đều
có điểm chung là đốt nguyên liệu để tạo ra SO2. Trước khi đốt phải trải qua giai đoạn gia công
cơ, nhiệt tuỳ theo dạng nguyên liệu.
-S trước khi đua vào lò đốt phải đập nhỏ, nấu chảy, lọc đẻ loại bỏ tạp chất. S ở dạng lỏng
được khơng khí nén đua vào lị đốt sẽ hố hơi và cháy ở đây thu được SO2 đạt tới 16%.
- Quặng pirit thơng thường có kích thước 50 – 200 mm vì vậy phải trải qua các cơng đoạn
đập, nghiền, sàng để có kích thước nhất định ( tuỳ thuộc vào loại lị ). Ví dụ trong lị đốt tầng
sơi người ta cần loại bỏ các hạt quặng có kích thước lớn hơn 3mm, hạn chế các hạt quặng có
kích thước nhỏ hơn 44x1O-3 mm. Bởi vì những hạt quá to hay quá nhỏ đều ảnh hưởng đến bụi
xỉ pirit cuốn theo khí lị trong q trình đốt ngun liệu do tất cả các hạt rắn có tốc độ tới hạn
nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ làm việc của khí đều bị cuốn theo khí lị vào hệ thống sản xuất phía


sau khiến chúng ta phải xử lý khí SO2 thu được. Mặt khác, quặng có kích thước q nhỏ
q dễ bị kết khối ở nhiệt độ cao.
- Thạch cao cũng đập nghiền, sàng để có kích thước nhất định.
1.2.2. Nhiên liệu và năng lượng:
a)Than:
- Trên lãnh thổ Việt Nam than được phân bố theo khu vực:
+Bể than atraxit Quảng Ninh nằm về phía Đơng Bắc Việt Nam, kéo dài từ Phả Lại qua Đơng
Triều đến Hịn Gai- Cẩm Phả - Mông Dương- Cái Bầu- Vạn Hoa dài khoảng 130 Km, rộng từ
10 đến 30 Km, có tổng trữ lượng khoảng 10,5 tỉ tấn, trong đó: tính đến mức cao -300m là
3,5 tỉ tấn đã được tìm kiếm thăm dị tương đối chi tiết, là đối tượng cho thiết kế và khai thác hiện
nay, tính đến mức cao -1000m có trữ lượng dự báo khoảng 7 tỉ tấn đang được đầu tư tìm kiếm
thăm dị. Than Antraxit Quảng Ninh có chất lượng tốt, phân bố gần các cảng biển, đầu mối giao
thông... rất thuận lợi cho khai thác và tiêu thụ sản phẩm.
+Bể than đồng bằng sông Hồng : nằm trọn trong vùng đồng bằng châu thổ sơng Hồng, có

đỉnh là Việt Trì và cạnh đáy là đường bờ biển kéo dài từ Ninh Bình đến Hải Phịng, thuộc các
tỉnh thành phố: Thía Bình, Hải Dương, Hưng n, Hải Phịng, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Nội,
Sơn Tây, Hà Nam, Phủ Lý, Phúc Yên, Vĩnh Yên và dự kiến còn kéo dài ra vùng thềm lục
địa của biển Đông Việt Nam... Với diện tích khoảng 3500 Km2, với tổng trữ lượng dự báo
khoảng 210 tỷ tấn. Khu vực Khoái Châu với diện tích 80Km2 đã được tìm kiếm thăm dị
với trữ lượng khoảng 1,5 tỷ tấn, trong đó khu vực Binh Minh, với diện tích 25Km2 đã được
thăm dị sơ bộ với trữ lượng 500 triệu tấn hiện đang được tập trung nghiên cứu công nghệ khai
thác để mở mỏ đầu tiên. Các vỉa than thường được phân bố ở độ sâu -100
+ Các mỏ than vùng nội địa: Có trữ lượng khoảng 400 triệu tấn, phân bố ở nhiều tỉnh, gồm
nhiều chủng loại than: Than nâu-lửa dài (mỏ than Na Dương, mỏ than Đồng Giao); than bán
Antraxit ( mỏ than Núi Hồng, mỏ than Khánh Hồ, mỏ than Nơng Sơn); than mỡ ( mỏ than
Làng Cẩm, mỏ than Phấn Mễ, mỏ than Khe Bố)..., có nhiều mỏ than hiện đang được khai thác.
+ Các mỏ than bùn: Phân bố ở hầu khắp 3 miền: Bắc, Trung, Nam của Việt Nam, nhưng
chủ yếu tập trung ở miền Nam Việt Nam, đây là loại than có độ trơ cao, nhiệt lượng thấp, ở một
số khu vực có thể khai thác làm nhiên liệu, còn lại chủ yếu sẽ được sử dụng làm phân bón phục
vụ nơng nghiệp. Tổng trữ lượng than bùn trong cả nước dự kiến có khoảng 7 tỉ mét khối.
- Than là nguồn nhiên liệu chính cung cấp nhiệt trong suốt q trình sản xuất axit sunfuric
nhất là trong lị đốt ngun liệu vì có trữ lượng lớn, nhiệt trị cao, giá thành rẻ so với các chất đốt
khác. Nhiệt có ảnh hưởng rất lớn trong q trình đốt quặng pirit. Nhiệt độ càng cao quá trình
cháy xảy ra càng nhanh nhưng không thể tăng nhiệt độ một cách tuỳ ý như vậy sẽ gây nên hiện
tượng kết khối của nguyên liệu làm giảm rõ rệt tốc độ của quá trình và dẫn đến tắc lị ngừng sản


xuất. Mặt khác nhiệt độ tăng cao sẽ làm giảm độ bền của lò. Do vậy người ta thường duy trì
nhiệt độ của quá trình đốt pirit từ 600 – 800 độ C.Vượt q giới hạn này đều khơng có lợi.
b)Lượng oxy thổi vào lò
Oxy thổi vào lò càng nhiều tốc độ quá trình cháy của quặng pirit càng nhanh, nhiệt của quá
trình toả ra càng lớn dẫn đến nhiệt độ của lò đốt tăng cao vượt quá nhiệt độ thích hợp. Mặt khác
oxy quá dư thừa sẽ làm giảm nhiệt độ lị do tiêu tốn nhiệt cho q trình đốt nóng khơng khí
( O2 và N2) và sẽ pha lỗng hàm lượng SO2 dưới 7%. Điều này khơng có lợi cho q trình ơ xi

hố SO2 thành SO3.
c)Điện: Trong quá trình sản xuất axit sunfuric điện được dùng để vận hành máy móc, thiết bị
hoạt động.
d)Nước: Nước được sử dụng trong quá trính hấp thụ SO3,làm lạnh dung dịch tưới tuần hoàn
trong tháp hấp thụ.
1.3.Chất xúc tác trong sản xuất Axit sunfuric
Trong công nghệ sản xuất axit sunfuric chất xúc tác đóng vai trị rất quan trọng trong giai
đoạn chuyển hoá SO2 thành SO3. các chất xúc tác trong q trình oxi hố SO2 có thể chia làm
hai nhóm.
- Nhóm I là các xúc tác chứa platin gồm platin là cấu tử hoạt tính được mang trên các chất
mang như amiăng,silicagen và một số chất khác.
- Nhóm thứ II bao gồm các ơ xít kim loại Trong mấy chục năm gần đây,trên thế giới cũng
như ở nước ta xúc tác được dùng phổ biến nhất là vana điôxit ( V2O5 ) cùng với một số phụ gia
khác như Al2O3, SiO2, K2O, CaO .Các chất phụ gia có tác dụng làm tăng độ bền cơ học, nâng
cao hoạt tính của chất xúc tác, ít bị ngộ độc bởi các tạp chất
2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất axit sunfuric ở quy mô công nghiệp
2.1 Sơ đồ chung
Sản xuất axit H2SO4 gồm những giai đoạn chính sau:
- Đốt cháy nguyên liệu chứa S thu SO2.
- Oxy hóa SO2 thành SO3.
- Cho SO3 hấp thụ nước thành H2SO4.
Trong 3 giai đoạn này, q trình oxy hóa SO 2 thành SO3 trong những điều kiện bình thường
xảy ra rất chậm. Vì thế để tăng tốc quá trình này lên cần phải sử dụng các chất xúc tác.
2.1.1. Sản xuất dioxit lưu huỳnh SO2
a) Đốt pirit
Đốt pirit trong dịng khơng khi được tiến hành trong các thiết bị có cấu tạo khác nhau dưới áp
suất khí quyển. Phương trình tổng qt của quá trình đốt pirit:
4FeS2 +

11O2 -> 2Fe2O3

+ 8SO2

+ 3400J.


Lị đốt pirit kiểu tầng sơi:

1. Lớp lót bằng vật liệu chịu lửa
2. Ghi lị
3. Tầng sơi
Trên thực tế q trình một chiều này bao gồm một dãy các phản ứng hóa học xảy ra song
song và nối tiếp nhau, giai đoạn khuếch tán hạn chế tốc độ chung của quá trình ở nhiệt độ cao.
Khi đốt cháy pirit cao hơn 500°C, đầu tiên xảy ra sự phân ly pirit:
2FeS2

-> 2FeS

+ S 2.

Lưu huỳnh cháy rất nhanh trong pha khí:
S2

+ 2O2

-> 2SO2.

Sunfua sắt lại oxy hóa theo phương trình:
4FeS

+ 7O2 -> 2Fe2O3

+ 4SO2.

Khi xỉ ra khỏi lị có nhiệt độ cao và độ dư oxy nhỏ thì phương trình tổng qt đốt quặng pirit
trong lị tầng sơi được thể hiện:
3FeS2 +

8O2 -> Fe3O4 +

6SO2 +

Q.

Khi quá trình đốt cảy ra thì các sunfat kim loại khác có trong thành phần pirit cũng sẽ oxy
hóa, cịn cacbonat sẽ bị phân hủy. Trong thành phần khí ra cịn có As 2O3, SeO2 là tạp chất của
quặng và hơi ẩm của pirit.
Oxit sắt, các muối sunfat, oxit các kim loại khác, thạch cao, alumino-silicat và FeS 2 khơng
oxy hóa sẽ đi hết vào xỉ. trong xỉ có chứa từ 0,5 đến 2% S.
Động lực của quá trình sẽ tăng lên khi tăng hàm lượng FeS2 trong quặng pirit và khi tang
nồng độ oxy trong hỗn hợp khơng khí vào.


Q trình khuếch tán ngồi được cường hóa bằng cách khuấy trộn pirit trong dịng khơng khí.
Tuy nhiên q trình cháy chung bị hạn chế bởi sự khuếch tán của O2 và SO2 trong pirit sắt (quá
trình khuếch tán trong). Vì vậy để cho quá trình khuếch tán được dễ dàng hơn, người ta thường
đem nghiền mịn quặng pirit.
b) Đốt cháy lưu huỳnh
Quá trình xảy ra dễ dàng, đơn giản hơn đốt pirit và được tiến hành theo phản ứng sau:
S

+ O2 -> SO2 +

296kJ.

Thực tế lưu huỳnh trước khi cháy đã chảy lỏng (t nc = 113°C), bay hơi (tS = 444°C) và cháy
trong pha khí. Như vậy bản thân quá trình cháy là quá trình đồng thể.
Trước khi cho vào thiết bị người ta nấu chảy lưu huỳnh bằng hơi trong lò nấu, đem lọc sạch
khỏi tạp chất và dùng khí nén để phun qua vịi phun vào thiết bị đốt. Khi đó lưu huỳnh sẽ bay
hơi và bốc cháy.

c) Oxy hóa tiếp xúc SO2 thành SO3
* Các chất xúc tác
Khi dùng chất xúc tác thì năng lượng hoạt hóa của phản ứng giảm xuống, bậc phản ứng
giảm xuống và tốc độ quá trình tăng lên. 3 loại tốt nhất được ứng dụng trong sản xuất: Pt kim
loại, oxit sắt, oxit vanadi.


Trong 3 loại trên thì oxit vanadi là loại được sử dụng thơng dụng trong sản xuất axit
sunfuric.
* Q trình oxy hóa xúc tác
Q trình oxy hóa xúc tác được chia làm các giai đoạn:
1.
Khuếch tán cấu tử phản ứng từ trung tâm dịng khí đến bề mặt hạt xúc tác; sau đó
khuếch tán trong các mao quản của khối tiếp xúc.
2.

Hấp phụ oxy bằng chất xúc tác (Chuyển điện tử từ chất xúc tác đến các nguyên tử oxy).

3.

Hấp phụ phân tử SO2 để tạo thành phức [SO2.O.Xt].

4.

Chuyển nhóm điện tử để tạo thành phức [SO3.Xt].

5.

Giải hấp phụ SO3 (quá trình nhả).

6.

Khuếch tán SO3 từ các mao quản của khối tiếp xúc và từ bề mặt của các hạt.

Để tăng mức độ oxy hóa SO2 thì cần phải tăng nồng độ O2 trong khơng khí. Nhưng khi pha
lỗng khí bằng khơng khí sẽ làm giảm nồng độ SO 2 và năng suất của thiết bị. Vì vậy cần tìm
nồng độ tối ưu của SO 2 trong khơng khí: khi đốt lưu huỳnh trong khơng khí thì SO 2 có 9%; khi
đốt quặng pirit thì khí chứa 7% SO2 và 11% O2.
Thời gian quá trình:
Thời gian tiếp xúc trong các thiết bị càng nhỏ thì nhiệt độ tối ưu càng lớn. Để đạt được tốc
độ tối đa cần phải bắt đầu quá trình ở nhiệt độ cao hơn (gần 600°C) và kết thúc ở 400°C. Để
thực hiện được như vậy cần phải đốt nóng sơ bộ khí và khơng ngừng dẫn nhiệt ra khỏi thiết bị.
Vấn đề này có thể thực hiện được nhờ các thiết bị hiện đại tuy nhiên cũng khơng thể hồn chỉnh
tuyệt đối.
Thiết bị tiếp xúc:
Khí chứa SO2 được sấy nóng lên nhờ nhiệt của khí sản phẩm phản ứng (nhiệt phản ứng) đến
nhiệt độ phản ứng 440 - 450°C, sau đó q trình tiếp xúc nhiệt độ tăng gần đến 600°C, sau đó
nhiệt giảm dần.
Giữa các tầng xúc tác người ta đặt các bộ phận trao đổi nhiệt. Trong loại thiết bị này, tầng

xúc tác dưới cao hơn tầng trên nó, nghĩa là xúc tác sẽ dày thêm theo đường đi của khí. Cịn
chiều cao của các tầng trao đổi nhiệt lại giảm đi vì theo độ tăng của mức độ chuyển hóa chung,
tốc độ phản ứng giảm đi và tương ứng lượng nhiệt tỏa ra sẽ giảm đi. Trong khơng gian giữa các
ống, khí đầu sẽ đi ra từ dưới lên, làm lạnh sản phẩm phản ứng và được sấy nóng đến nhiệt độ
đầu phản ứng.
Do hậu quả của sự phá vỡ chính các hạt xúc tác, làm nhiễm độc các lớp xúc tác, làm bẩn cơ
học lớp xúc tác do bụi, hay do nhiệt độ bất ngờ làm hỏng xúc tác khi chế độ làm việc dao động
khỏi chế độ tối ưu, khối tiếp xúc vanadi phải được thay trung bình 4 năm 1 lần. Nếu quá trình


làm sạch khí sau cơng đoạn đốt pirit khơng tốt thì chế độ làm việc của thiết bị tiếp xúc sẽ bị phá
hỏng sau vài ngày.

d) Hấp thụ SO3 bằng nước nhận H2SO4.
SO3 tạo thành trong thiết bị tiếp xúc được hấp thụ bằng nước trong tháp đệm tưới sunfuric
98,3%.
SO3 +

H2O ->

H2SO4 +

9200J.

Nước là nước tự do trong axit H2SO4. Dùng axit H2SO4 98,3% để giảm đến mức tối đa lượng
SO3 hoặc H2SO4 thốt ra ngồi. Dùng axit này độ hấp thụ SO3 lớn nhất và sẽ càng lớn nếu nhiệt
độ tiến hành hấp thụ càng thấp.
Sau khi hấp thụ, axit xuống thùng chứa, được pha thêm nước để đưa về nồng độ 98,3%, bơm
qua dàn lạnh, sau đó một phần hồi lưu để tưới tháp và một phần đưa về kho.

2.2 Sơ đồ ở 1 số nước.

Việt Nam


Nga

Nhật


Ba Lan

Trung quốc


Đức


3. Các thông số công nghệ cơ bản của các công đoạn trong dây chuyền sản
xuất