Cong nghe san xuat acid sulfuric

HÓA KỸ THUẬT ĐẠI CƯƠNG
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID SULFURIC
GVGD: Th.S LÊ THỊ ANH PHƯƠNG
SVTT: LÊ THỊ THU HIỀN
NGUYỄN VĂN NGÁT
NGUYỄN HỒNG NGỌC
ĐOÀN THỊ MỘNG TUYỀN
PHAN THỊ TƯỜNG VÂN
TRẦN THỊ XUÂN VINH
BÀI THUYẾT TRÌNH
NỘI DUNG
TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ ỨNG DỤNG.
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT H2SO4.
CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT H2SO4.
SƠ ĐỒ NGUYÊN TẮC SẢN XUẤT H2SO4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐƠN VÀ KÉP.
TÍNH CHẤT HÓA LÝ CHÍNH
ỨNG DỤNG
TÍNH CHẤT VẬT LÝ

Axít sulfuric là một axít vô cơ mạnh. Nó hòa tan trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào
Chất lỏng, không màu, sánh như dầu, không bay hơi.
Ts= 336.50C, Tkt = -100C
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

TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Ứng dụng
Phân bón
Thuốc nổ
Thuốc trừ sâu
Dầu mỏ
Ứng dụng
Sơn
Ứng dụng
Phẩm nhuộm
Ứng dụng
Chất tẩy rửa
Ứng dụng
Luyện kim
Chất dẻo
Ứng dụng
Tơ, sợi
Giấy
Ứng dụng
CÁC PHƯƠNG PHÁP:
Nhiệt kim sunfat sắt ( kuparos sắt)
chú ý: hiện nay không được dùng
Nitroz (tồn tại hơn 200 năm)
Tiếp xúc (quan trọng)
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID SULFURIC
PHƯƠNG PHÁP TIẾP XÚC
Gồm 3 công đoạn chính
Sản xuất SO2
Sản xuất H2SO4
Sản xuất SO3
Nguyên liệu
Dùng bất cứ nguyên liệu nào có chứa lưu huỳnh để sản xuất H2SO4
Theo thống kê, sản lượng acid sulfuric trên thế giới được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như sau:
Đi từ S: 65%
Đi từ khí thải của ngành luyện kim (như SO2 , H2S,…): 23%
Đi từ quặng pirit: 9%
Từ các nguồn khác:3%
SẢN XUẤT SO2
Đi từ
S:
S+ 02 = SO2
Khí H2S:
2H2S+ 3O2= 2SO2+ H2O
Quặng FeS2:
4FeS2+ 11O2= 2Fe2O3+ 8SO2
Quặng FeS:
4FeS+ 7O2= 2Fe2O3+ 4SO2
FeS2  2FeS + S2(hơi) H > 0.
S2 +2O2  2SO2. H < 0.
4FeS + 7O2  2Fe2O3 + 4SO2 H < 0.
4FeS2 + 11O2  2Fe2O3+ 8 SO2
Ôxi hóa tiếp xúc SO2 thành SO3
2SO2 + O2 2SO3 H <0
Sau khi đốt nguyên liệu thành SO2 , qua các thiết bị lọc bụi, tách tạp chất, SO2 đi vào thiết bị oxi hóa SO2 thành SO3 (đây là một quá trình quan trọng). Phản ứng oxi hóa SO2 là phản ứng dị thể, có năng lượng hoạt hóa lớn (120KJ/mol), phản ứng tỏa nhiệt, thuận nghịch.
Dùng xúc tác vanadi oxit (là hỗn hợp khí chứa 7% SO2, 11% O2, còn lại là nito và các khí trơ khác)
Có hai dạng xúc tác được sử dụng:
Xúc tác kim loại:
platin: được sử dụng đầu tiên, có hoạt tính cao nhưng dễ bị ngộ độc xúc tác, giá thành đắt. Hiện nay dùng kim loại khác như: Rh, Ir, Pd…mặc dù hoạt tính thấp hơn Pt
Xúc tác phi kim loại:
được sử dụng rộng rãi để oxi hóa SO2 trong công nghiệp bao gồm 1 số oxit kim loại như: oxit sắt, oxit crom, oxit vanadi…
oxit vanadi có hoạt tính thấp nhưng đây là loại xúc tác bền nhiệt, rẻ tiền, tổng bề mặt riêng lớn
Hấp thụ SO3 thành H2SO4
SO3 được hấp thụ bằng H2SO4 trong tháp hấp thụ. Ban đầu SO3 hòa tan trong H2SO4 , sau đó phản ứng với nước tạo thành H2SO4 theo phản ứng sau:
nSO3 + H2O = H2SO4 + (n-1)H2O
Sau đó H2SO4 sẽ hấp thụ SO3 thành dung dịch H2SO4 có những nồng độ khác nhau tùy theo tỉ lệ giữa khí SO3 và nước
n>1: sản phẩm là oleum
n=1: sản phẩm là H2SO4 98%
n<1: sản phẩm là h2so4 loãng
GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ
Máy lắng bụi ly tâm
Hh khí ra khỏi lò đốt SO2 còn chứa rất nhiều tạp chất không thể đưa qua giai đoạn oxi hóa SO2 thành SO3 được mà phải qua giai đoạn tinh chế.
Để tách bụi ra khỏi hỗn hợp khí dùng máy lắng bụi ly tâm (cyclon)
Hoạt đông: chuyển động xoáy tròn của các dòng khí trong các cyclon, hạt bụi có kích thước lớn sẽ đập vào thành của cyclon và rơi xuống đáy
Chú ý:cyclon giữ lại các hạt bụi có kích thước lớn, các hạt bui nhỏ vẫn theo dòng khí phải tách các bụi này nhờ máy lọc điện.

Máy lọc điện
Hoạt động: khả năng tạo ra điện trường mạnh có khả năng ion hóa các chất khí, các ion sẽ chuyển động về các cực trái dấu, trên đường đi gặp các hạt bụi làm cho các hạt bụi cũng tích điện, chuyển động về các cực được giữ lại và tách ra khỏi dòng khí
Lò đốt nhiều tầng (lò bơi chèo)
Nguyên liệu cho vào lò, t=6500C,quặng nóng chảy.
Hh khí SO2 lấy ra ở đỉnh
Chú ý áp suất trong lò bao giờ cũng giữ thấp hơn áp suất ngoài khí quyển nhờ quạt hút ở dưới dây chuyền để hỗn hợp khí SO2 không bay ra ngoài làm ô nhiễm môi trường và không khí vào lò đốt.
Lò phun (lò đốt bụi)
Công dụng: đốt quặng pirit ở dạng bụi có hàm lượng S thấp
Cấu tạo: cao 10m, đường kính 4m, cấu tạo rỗng.
Hoạt động: quặng và không khí thổi từ dưới lò. Quá trình cháy không phải thực hiện trên bề mặt sàn lò mà trong toàn bộ thể tích của lò. Phía đỉnh lò có không khí bổ sung, sản phẩm của quá trình đốt diễn ra ở phía dưới, hàm lượng SO2 trong không khí chiếm 12%
Ưu điểm: năng suất lớn, 100 tấn quặng/ngày
Nhược điểm: khí thoát ra khỏi lò chứa nhiều bụi gây khó khăn cho giai đoạn tinh chế
Quặng bụi và không khí
Xỉ
Không khí
Bổ sung
SO2
LÒ TẦNG SÔI
Cấu tạo: phần dưới của lò đốt có 1 lớp thép,trên lưới có quặng pirit đã được nghiền đến kích thước thích hợp.
Hoạt động: Người ta thổi không khí qua lưới từ dưới lên với tốc độ giữ cho các hạt quặng chuyển động kiểu lớp sôi trên mặt lưới thép. Trong trạng thái lơ lửng quặng FeS2 bị đốt cháy rất nhanh để tạo hh khí SO2
Dùng không khí giàu oxi để đốt cháy quặng pirit, hh khí thu được có hàm lượng SO2 cao và chứa ít nito
FeS2
Không khí
Xỉ
Sơ đồ nguyên tắc sản xuất H2SO4 bằng phương pháp đơn và kép
Công nghệ tiếp xúc là công nghệ hiện đại và được áp dụng phổ biến nhất.
theo pp tiếp xúc có hai loại dây chuyền sau:
Dây chuyền tiếp xúc và hấp thụ một lần (tiếp xúc đơn)
Được áp dụng phổ biến trước năm 1970 với hiệu suất chuyển hóa SO2 thành SO3 đạt 98%. Lượng SO2 không chuyển hóa bị thải vào khí quyển, gây ô nhiễm môi trường
Dây chuyền tiếp xúc và hấp thụ 2 lần (tiếp xúc kép) hiệu suất chuyển hóa đạt 99.5 đến 99.9%. Với dây chuyền này lượng SO2 trong khí thải bảo đảm nằm trong giới hạn cho phép khoảng 500 mg/m3, mù acid sulfuric đạt 35 mg/m3
Nguyên tắc sx H2SO4 bằng pp đơn
Sơ đồ công nghệ sản xuất acid sulfuric với công nghệ đốt lưu huỳnh và tiếp xúc kép