Chương I: KHÁI NIEM VE CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC 1. Khái niệm về công nghệ hoá học: Định nghĩa: Công nghệ là một ngành khoa học nghiên cứu: phương pháp. phương tiện. quy trình chế biến nguyên liệu thành sản phẩm.
Công nghệ gdm 2 loại: ~ Công nghệ cơ học: quá trình làm thay đổi hình dạng bên ngoài của vật liệu ~ Công nghệ hoá học: nghiên cứu quá trình làm thay đôi thành phan và cau trúc nội tại bằng các phản ứng hoá. Nhiệm vụ của công nghệ hoa học: ~ Biến đổi một số chất thành những chất khác cỏ ích — Thiết kế lựa chọn quy trình, điển kiện sản xuất, xác định cấu tạo thiết bị va vật liệu chế tạo. - Tổ chức lao động và quản lý sản xuất, kiểm tra sản xuất và chất lượng sản phẩm. — Sử dụng toàn điện nguyên liệu và năng lượng, phối hợp với những ngành sản xuất khác, khắc phục ô nhiễm môi trường, đảm bảo điều kiện vệ sinh côngnghiệp và an toàn lao động trong sản xuất.
Các hướng nghiên cứu phát triển công nghệ hoá học: ~ Nguyên liệu: rẻ,dễ tim, nhiều dạng ~ Tăng kích thước của thiết bị{Š] — Tăng công suất của thiết bị. ~ _ Thực hiện các quá trình liên tục tuần hoàn kín. — Tận dụng nhiệt của phản ứng[Š] ~ Liên hiệp giữa các xí nghiép.[4] — Cơ khí hoá và tự động hoá. ~ Tận dụng các phế thải công nghiệp khác, chống ô nhiễm môi trường IV.
Các biện pháp làm tăng tốc độ của quá trình hoá học: Da số phan img diễn ra trong công nghệ hoá học đều thuận nghịch và dị thé.AC k: hằng số tốc độ phản ứng F: diện tích tiếp xúc giữa các nguyên liệu AC: lực động của quá trinh Tăng tốc độ của quá trình, cần: Tăng hằng số tốc độ phản ứng: dùng xúc tác, nhiệt độ thích hợp ^¬———-ễễễễễ—_Ểễễễễễ°ễ-ƑỄƑẰ—— SVTH: Phạm Thị Hỏi Trang 3 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Binh k=k,et! Tang diện tích tiếp xúc giữa các chất tham gia phản ứng: nghiên nho chút ran, phun chat lỏng, tưới chat lỏng trên các mặt đệm, tăng cường khuấy trộn. các chat tiếp nhau theo kiểu chéo đòng và ngược dòng. Tăng lực động của quá trình: tăng nông độ các chất tham gia phản ứng, lam giàu nguyên liệu, lấy sản phẩm ra khỏi khu vực phản ứng. Vai trỏ của công nhiệp hoá chat trong đời sống và trong nền kinh tế quốc dan: — Ngành nhiên liệu ~ Ngành hoá chat ~ Ngành giao thông vận tải ~ Ngành luyện kim ~ Ngành xây dựng ~ Ngành quốc phòng ~ Ngành thực phẩm ~ _ Ngành nông nghiệp - Ngành y được — Hành tiêu dùng —ễƑẽễ—_—ỶỆ—Ệ_Ệ_—_—_—_—_—_Ễ_Ễ-ễ_ễễ<ềễ€€<ễệễệèễ——_ SVTH: Phạm Thị Hỏi Trang 4 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Binh | —ễễễễễễễẽ Ẽ Chương H: SAN XUẤT AXIT SUNFURIC 1.
Tìm hiểu sơ lược các phương pháp sản xuất axit sunfuric: 1. Phương pháp phòng chi: s mudi nitrat Khi thu duoc Hap thy bing nước đốt Trong phòng chỉ Sau thay bang tháp hap thụ chứa đệm, thu H;SO¿ 75%[4] 1. Phương pháp nitro hoá: so; S22 SỐ, Dung dung địch nitroza: NO(HSO,) du H)SO, dé chuyền hod[4] Các oxit nitơ đóng vai trỏ là chất chuyển oxi HạSO; thu được 75-77% 1.3, Phương pháp tiếp xúc: Pt hoặc V;O, Hp thy bang H;SO, =m Se ey ——nG H;SO, 98% hoặc cả oleum Nhà máy supephotphat Lâm Thao sản xuất H;SO, theo phương pháp này và đi từ nguyen liệu là FeS>. Tam quan trọng của axit sunfuric: — Phân bón: supephotphat, amoni sunfat, phân phức hợp.
~ _ Chế tạo nhiên liệu lỏng: lam sạch xăng dau, mỡ bôi trơn, parafin. — Luyện kim, mạ điện: tẩy lớp oxit sắt trước khi mạ. — Tổng hợp các hoá chất khác: HCl, H;PO,, CH;COOH, rượu, ester, sunfoaxit, phẩm nhuộm. — Năng lượng: aquy chỉ.
Nguyên liệu: S ở trạng thái tự do: (được sử dụng ở nhà máy hoá chat Tân Binh va supephotphat Long Thành nhập từ Singapore) Hợp chất của lưu huỳnh: * Quặng sunfua: FeS;, pyrit đồng FeCuS;, sunfua đồng. Ở Việt Nam quặng pyrit hàm lượng thắp khoảng 15%, cần phải làm giàu bằng phương pháp tuyên nỗi. * Quang dạng sunfat: thạch cao: CaSO,.2H;O, CaSO, khan Phé thải: * Ngành luyện kim: gang, thép, kim loại màu (SO;) * Lò cốc, lò đốt than (H;S) * Gia công kim loại (axit H;SO,) IV. Quy trình công nghệ sản xuất axit H;SO, Quả trình tiền hành qua 3 giai đoạn: — Điều chế khí sunfurơ ————————ee———ễ ễ SVTH: Phạm Thị Hồi Trang 5 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Bính Oxi hoá SO, thành SO, Hap thy SO, bing nước.
Chế tạo khí SO;: ® Dị từ nguyên liệu S: nấu chảy P _ Stựdo ———-$ S dang long gc Paeadh Nas SO, * Di tir quặng ĐyẾt sat| O; ( FeS, —> SO, Thu được hỗn hợp khí: 7-10% SO;, 10% O; và các tạp chat: hơi nude, SOs, As;O:. Các điều kiện tiến hành quá trình đết quặng pyrit: Nhiệt độ: Nhiệt độ cảng cao quá trình cháy cảng nhanh, nhưng quặng dé bị kết khối (tắt lò). Nhiệt độ giới hạn trong khoảng 600-800°C, nhiệt độ tối đa 800-900°C. Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và oxi trong không khí: , Diện tích tiếp xúc càng lớn tốc độ cảng cao, tuy nhiên kích thước quá bé gây khó khan cho qua trình đốt.
Nghién quặng đến kích thước thích hợp cho từng loại lò. Tăng cường khuấy trộn làm vỡ bọc oxyt bao bọc quặng. Tăng nồng độ các cấu tử tham gia phản ứng: Tăng ham lượng S trong pyrit làm giảu quặng. Tang nồng độ oxi, tuy nhiên chỉ dừng ở 1,5-2 lần so với lý thuyết (pha loãng hỗn hợp khí, làm tăng nhiệt độ vượt mức cho phép).
Quá trình đốt quặng còn phụ thuộc vào thành phần và hàm lượng tạp chất có trong quặng. Các loại lò đốt: Lò bơi chèo (lò đốt nhiều tang): 7 tang đết (tang đốt cuối có nhiều cửa cho không khi đi vào) + | tầng sấy, giữa có trục quay có gắn đòn cao (trên đòn cào có các ring cào) Lò phun: Quặng ở dạng bụi + không khí phun vào lỏ Lò tầng sôi: Phía đưới lót lưới thép Trên lưới là quặng pyrit đã nghiền nhỏ Thôi không khí từ dưới lên —Phan ứng đốt xay ra ở trạng thái lơ lửng IV,2. Làm sạch các tạp chất khỏi hỗn hợp khí IV. Tinh chế khí: Lọc bụi: * Phuong pháp cơ học: SVTH: Phạm Thị Hỏi Trang 6 Luận van tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Binh -Phòng lang: lực trọng trường (lọc được 15-20% bụi) “Máy ly tâm (xiclon) lực ly tâm (lọc được 90% bụi) * Phuong pháp lọc điện khô: -Tao ra điện trường mạnh với hiệu điện thé giữa 2 cực là vài nghìn von.
-Xuắt hiện sự phóng điện tử từ cực âm sang dương -Electron trên đường đi va chạm hoặc dính vào các hạt bụi, ion hoá hạt bụi đi về các cực dương. -Tai cực đương bụi được trung hoa, bám vảo điện cực, rơi xuống. (lọc được hơn 99% bụi)[5] Lọc tạp chất: * hap rửa: (tách As;O; .SeO; tránh đầu độc xúc tác) rửa bằng dd axit H;SO, -Nhiệt độ giảm, các oxit ở trạng thai hơi đóng rằn—»rơi xuống * Lọc điện ướt tách mi H;SO,, cực lăng hình tổ ong va vật liệu bằng chi (ferosilic) IV. Sấy: Tach hơi nước đùng H;SO¿a¿ 94-97% ham lượng nước không quá 0,01%V.
Oxi hoá SO, thành SO, IV. Xúc tác: ~ §-12% VO, muối kim loại kiểm (tăng hoạt tính xúc tác), SiO;(chất mang). ~ Cơ chế: 400°C kalioxit chảy lỏng, bọc quang xúc tác, làm tăng hiệu quá tiếp xúc pha khí, pha xúc tác rắn. SO, khuếch tán qua lớp màng lỏng tiếp xúc V;O‹.
Tại đây xảy ra sử oxi hoá- khử: SO;, VạO; lần lượt thành SO;, V;O¿. Tiếp theo oxi cũng theo con đường trên tiếp xúc V;O,, oxi hoá trở thành dang V;O; ban đầu. Cơ sở lý hoá: 2SO;+ O, s 280; + Q Cân bằng sẽ chuyển dịch về phía tao thành SO, khi P tăng, t° giảm Nhiệt độ: Xúc tác chỉ bắt đầu hoạt động ở nhiệt độ lên tới 400°C, nhiệt độ cao quá 600°C xúc tác chảy thành dang thuỷ tinh, mắt hoạt tính xúc tác. Phan ứng tod nhiệt nên nhiệt độ phải giảm để cân bang chuyển dịch vẻ phía tạo thành sản phẩm.
Dé phù hợp với tốc độ phan ứng, chiều chuyển hoá, nhiệt độ hoạt tính xúc tác thi phản ứng tiền hành ở nhiệt độ 420°C đến 600°C. Mức chuyển hoá: Mức chuyến hoá phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc của các chất tham gia phản ứng với chất xúc tác. (thời gian tiếp xúc tỉ lệ với lượng xúc tác) Ở mỗi mức chuyén hoá xác định, tốc độ phan ứng phụ thuộc vảo nhiệt độ. —Chon mức chuyến hod 98% va nhiệt độ thực hiện là 450°C, áp suất khi quyền.
SVTH: Phạm Thị Hỏi Trang 7 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Binh Nông độ: [rên xúc tác V;O, thì hỗn hợp chứa: 7% SO;, 11% O;, còn lại là N> và các khí khác. Hap thy anhydric sulfuric: Ding axit H)»SO, đặc Dau tiên SO; hoa tan vào dung dịch acid sunfuric, sau đó phản ứng với nước: nSO; + H;O = H;SO¿ + (n-1)SO; Tuy theo tý lệ giữa lượng SO; và HO mà sản phẩm thu được sẽ khác nhau: n> 1: sản phẩm là oleum n < I: sản phẩm là acid loãng. n= 1: sản phẩm là mono acid Điêu kiện thích hợp cho quá trình hap thụ: Nhiệt độ phải duy trì 60°C Dùng phương pháp tiếp xúc ngược dòng, SO; được tưới oleum, sau đó khí còn lai tiếp xúc axit H;SO, đậm đặc 98,3% Tháp có vỏ bằng thép, trong xây gạch chịu axit, xếp vòng đệm sứ. Hiệu suất chuyển hoá trên 99% eee SVTH: Pham Thị Hỏi Trang 8 Luận văn tết nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Binh ——F—————————— ễễễễẺễẺ Chương III: TONG HỢP AMONIAC VA SAN XUẤT AXIT NITRIC I.
Tam quan trọng của nitơ va hợp chat của nitơ và phương pháp tổng hợp hợp chat của nito: 1. Vai trò của Nitơ và hợp chat của nito: ~ Là một trong những nguyên tổ cơ bản đẻ tạo protit. = Phân bón trong nông nghiệp(CO(NH;);, NH¿NO), .) va thức an cho gia súc — Tạo môi trường trung tinh khi han kim loại. - Báo vệ dây tóc trong bóng đèn tránh bị oxi hoá.
— Chế tạo chất màu, nitro hoá xenlulo, chất nỗ, chất chuyển oxi trong sản xuất HạSO, 1. Các phương pháp tổng hợp hợp chất của nitơ từ không khí: 1. Phương pháp hồ quang( ngọn lửa hồ quang điện) Ny + QO, 4* 2NO -Q T°>2000°C , NO phân huy, do đó phải làm lạnh nhanh và thực hiện theo sơ đỗ chuyển hoá sau: fa) hap th NO ——» NO; —2—> HNO, (nước) 1. Phương pháp cianamit: 1000°C CaC; + Nn @® CaCN +C - Q Lam phân bón: khi tác dụng với nước CaCN; + 3H,0, ——» 2?NHy+ CaCO, Cả hai phương pháp đều tiêu tến nang lượng.
Phương pháp amoniac: Phương pháp kinh tế nhất Il. Tông hợp NH;: LI. Chế tạo N;: * Phuong pháp làm lạnh thâm độ không khí: Không khí: 78%N>, 219%O;, 0,9%Ar, và một số khí khác: CO), Hạ, Ne, He, Xe.