Mở đầu - - Axit Sunfuric là 1 trong những sản phẩm quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóa chất. Nó được ứng dụng làm phân bón , luyện kim tác nhân Sunfo hóa sử dụng trong phòng thí nghiệm. - Công nghiệp sản xuất Axit Sunfuric đã có từ lâu đời. Trước khi người ta chế tạo H;SO, bằng cách đốt Sắt sunfua ở nhiệt độ cao trong nồi hằng sứ.
Sắt Suntua ở nhiết đô cao sẽ phân giải thành SO›, SO,( 700°C) Sau khi làm lạnh ta thu được khí SO) và H;SO. - Trong khi các nhà máy sản xuất hiện đại , người ta đo được khi Sunfurơ làm nguyên liệu để chế tạo H;SO, , quá trình tạo thành H;SO, có thé tóm tắt theo phương trình phản ứng 280; + O: + HO = 2H;SO,; + 2(n-1)H.O Công nghiệp hiện nay có hai phương pháp sản xuất H;SO, : 1. Phương pháp Nitro hóa: Người ta oxy hóa SO; bin oxy lấy từ oxit nitớ. Phương pháp này có từ thể kỹ 18, axit tạo thành được ngưng tu trong thùng chì.
e Khuyết điểm : - Quá trình sản xuất bị gián đoạn. - Lượng NO, bay ra không thu hồi được - Nang suất thấp. Năm 1937 Gay-Lussac đã đưa quá trình từ gián đoan trở thành liên tuc và phương pháp phòng chì qua đô sang phương pháp tháp và đạt được những thành công đáng kể: - - Thiết bị gọn gàng - Nang suất cao - Nong độ Axit cũng cao hơn 75-76% so với 65% 2. Phương pháp tiếp xúc - Qua wing oxi hóa SOs được tiến hành trêa bề mat xúc tác rắn như Platin hay Vanadi - Qua trình sản xuất Axit sunfuric chia làm 3 giải doan a.
Chế tao So; b_ Chuyển SO; thành SO, Chuyển hoa SO; thành SO; là giai đoạn chủ yếu của cuá trình sản xuất H;SO, Hiên nay 70% sản lượng H;SO, trên thể giới được ché wo theo phương pháp này Nhu cầu về H,SO, có nồng độ và, tính khiết cao nén tỷ lệ H;SO, ngà: Trang I> Lain săn tốt nghiệp Dang Minh lang càng cao. Phương pháp tiếp xúc ngày càng được ứng dung rong rãi. Tuy vậy giá thành sản phẩm do phương pháp tiếp xúc sản xuất đất hơn phương pháp tháp vì : - Cân có hệ thông lọc khí và khử tap chất. - Trd lưu của hệ thống tiếp xúc lớn nên cần nhiều năng lượng - Sian phẩm chất lượng cao hơn.
e Một số yêu cầu kỹ thuật: a Công đoạn tiếp xúc: Chất xúc tác thường là V:O‹ và đạt được những yêu cầu : - Tao được bề mặt tiếp xúc lớn - Chịu nhiệt tốt - _ Chịu độ hoạt tính thấp. Hiện nay mot số nước đang nghiên cứu để hạ thấp nhiệt đô hoạt ting của xúc tác bằng cách thẻn nhiều phụ gia khác nhau. Ngoài ra họ còn nghiên cứu tiếp xúc tầng sôi vì ưu điểm: - Cấu tao đơn giản - Chuyển hóa khí chứa SO, qua hé thống lọc. Công đoạn rửa: Nhiệm vu của công đoan này là lọc sạch khí và AxiL Nguời ta thường sứ dung nhiều tháp rửa có cơ cấu khác nhau: - Thip rửa cơ khí - Van-turi - Tháp đệm c, Công đoạn hấp thụ: Thườhng tiến hành hấp thụ khí SO, trong tháp đệm va theo nguyên tắc ngược dong để tăng diện tích tiếp xúc giữa dòng khí SO, và H;O.
© Ting hình sản xuất Axit sunfuric trên thế giới hiện nay: Những năm gần đây qui mô sản xuất Axit sunfuric ngày càng nhiều: - Năm 1938 sản lượng dat 16 triệu tấn - Nam 1950 sản lượng đạt 27 tấn. Trong khoảng 20 năm trở lại đây những con số này càng nhủy vọt, Liên Xô: từ — 1960-1990tãng 255% Mỹ: tỪ =: 1960-1990 ting 131% Nhat: từ 1960-1990 tăng 217% Những con số trên cho thấy sản lượng và độ tăng trưởng của Axit sun[uric ngày càng lớn. Nguyên liệu: - Co thể nói bất kỳ chất gì có chứa lưu huỳnh đều có thé dùng làm nguyẻn liệu để sản xuất Axit sunfuric nhưng do những điều kiện về yêu cầu kỹ thuật |7 Trang Luan wan tốt nghưp Ding Minh Hing và điều kiên kinh tế nên cần có sự tinh tóan và lua chon nguồn nguyên liệu cho phù hợp. Nguồn nguyên liệu thường được sử dung mang lai loi nhuận kinh tế là : 1, Lưu huỳnh: Lưu huỳnh là loại nguyên liệu đùng sớm nhất và tốt nhất cho quá trình sản xuất.
Nó không những đơn giản về quá trình thao tác nghiền. xay, dap tiết kiếm được kinh phí đầu tư và b dn thân nó giá thành cũng rẻ. Lưu huỳnh được chế tạo chủ yếu là từ lưu huỳnh thiên nhiên. Ngoài ra còn có các loại sunfua muối sunfo, và các loại khí có chứa lưu huỳnh khác.
Lưu huỳnh thiên nhiên là loại quãng có Min S trong vỏ quả đất Người ta dùng nhiều phương pháp để lấy S từ quặng này. Vi du: - dùng nhiệt thi thu hồi được 60-70%, - Dùng phương pháp FRASH (Mỹ) thu được từ 99,2 - 99,9% độ tinh khiết cao thích hợp cho các công nghiệp trong đó có sản xuất Axit sunfuric. - — Có thể dùng dung môi để tách S ra khỏi quang. Phương pháp này cũng có độ thuần khiết 99%, b.
Luyén lưu huỳnh từ quang sunfua. Luyện S từ quặng sunfua đã biệt là quảng nghèo ham lượng S thấp không tiên cho việc chế tạo H;SO:. Cách tiến hành: người ta cho quặng + than cốc + đá thạch anh + đá vôi và không khí cho vào đáy lò. Khí thoát ra gôm: SOs, HS, CoS, CO, CO; và hơi S.
Cho SO:, H;S, CoS qua tầng tiếp xúc, xúc tác hoạt tinh sẽ được chuyển thành S c. Luyện S từ mudi sunfat : Người ta cũng có thể luyện S từ muối sunfat như : Cansi Sunfat (CaSO,), phương pháp đầu tiên ở nhà máy BASE ( Đức) là lợi dung than cối để khứ khí. Những hỗn hợp khi thu được ngòai khí $ còn có những hợp chất khác của S như H,S, SO, va CoS, Cho vào lượ ng khí tha n nhấ t địn h để kh ử SO : thà nh S cò H S va Co S thi cho qua tầng xúc tác ở điều kiện 600°C dé chuyển thang S. Theo phương pháp này có thể đưa về S có đô tinh khiết là 99%.
Chế tạo § bằng khí H;S Trong các ngành công nghiệp luyện cối , công nghiệp dầu lửa đều có lẫn nhiều hợp chất của S trong các khí thải nhưng phần lớn là H›S. The o phư ơng phá p này : cho H,S với khô ng khí dướ i tác dụn g của cha t xúc tác ( Silic Nh ôm ) rồi đốt lên để biế n thà nh khí S sau đó làm lạn h và tác h S ra. _l sàn vein tốt aghiep Đăng Minh Hing 2. Pirit sat Như da trình bày S là nguyên liêu tốt nhất và rẻ tiền nhưng sán lượng cũng có han so voi nhu Axit Sunfuric hiện nay.
Vì thế cần tim ra những nguồn nguyên liệu bổ sung , và nguồn nguyên liệu bổ sung chính này là quặng Sunfua đặc biết là Pirit Sat. Có thể phân Pirit thành những lọai sau : a, Pirit thông dụng : Thành phấn chủ yếu là FeS; hàm lượng S theo lý thuyết là 53.46% nhưng wy theo từng vùng , hàm lượng S sẽ giống nhau hay khác nhau. thực tế hàm lương Pirit là từ 35 - 50% phần lớn ở dang củ tỉ trọng 4,9 - 5,1 gr/em' : b_ Piri t từ tính Loai quặng này gần giống như quặng Pirit thông dụng thường được biểu diễn bằng công thức Fe,S,.; ( n>5 ) phản nhiều là ở dạng Fe;Sy Hàm lương § khoảng 30% đồng nghĩa với sự lẫn nhiều tam chất => thao tác và day chuyền có phần khác. Vd : Trong Pirit từ tính có nhiều Sắt nên khi đốt cần nhiều oxi hơn dần đến việc Oxi hóa SO, khó khăn hơn.
Pirit nổi Là quặng thu được trong quá trình làm giàu quảng để luyện kim thuốc màu (luyện đồng ) hàm lượng S khoảng 32-40% nếu tiếp tục luyện lẫn 2 thì có thể nang hàm lượng lên 46-50%. nếu dùng loại quặng này để chế tao khí Sunfurø có những ưu khuyết điểm sau đây : e Ưu điểm : Loại quặng này có kích thước bé khoảng 0,1 mm nên có thé bỏ qua giai đoạn gia công nghiền , đập. e Khuyếtđiểm: - Kích thước bé nên trong quá trình đốt dé gây hiện using kết khối - Hàm lượng nước trong quặng nhiều cấn phải qua ziai đoạng sấy. d_ Piritlẫn thun Là quặng thu được trong quá trình luyện than thành phấn chủ yếu là FeS: va có lẫn than , Nếu chọn lần đầu thì hàm lượng S dat đế 40% hàm lượng than là |2- 18%.
Nếu dùng để sản xuất Axit Sunfuric thì chon lần 2 để gaiắm hàm: lượng thun xuống còn 5-7% vì tăng hàm lượng S. Các nguồn nguyên liệu khác : Như đã nói ngoài 2 nguồn nguyên liệu chỉnh là S và Pirit có hàm lượng S cao và đem lại hiệu quả kinh tế nhất thì vẫn còn những kim loại khúc dé sản xuất Axa Sunfuric nhưng day chuyền va gia thành không mang lai hiểu quả kinh tÊ ( FUCKS ; Coe! LTR r-Chemicaty Ser OM| ‘| Lisin văn tất nghstp Dang Minh Hing a. Sử dung các mudi Sunfat Giai đoạn |; Dùng C đế khử CaSO, 2C + CaSO; = CaS + 2CO: Giai đoạn 2 : phan hủy CaSO, ở nhiệt độ cao 3CaSO, + CaS = 4CaO + 4580, TONG QUAT: 4CaSO, + CaS = 4CaO + 2CO; + 4$SO: Hin hớp chứa 8% SO3, 1% Oz, 20% COs, vat’ là 700°C b. Chế tao H;SO, bang H:S HS + 320; = SO; + H,O + 123,94Kcal mol Hỗn hớp khí ra khỏi lò đốt có nhiệt độ 900°C qua hệ thống làm ngudi giảm 450C.
Chế tao H;SO, bằng khí thải có chứa từ 3-6% SO, có thể dùng để sản xuất Axit Sunfuric được d. Thu hồi nồng đô khí SO, loãng trong khí thải các xí nghiệp công nghiệp càng phát triển nhà máy càng nhiều : mà hàm lượng SO, khong du đế dùng sản xuất Axit sunfuric được vì thé cần cô đặc lượng SO, và thu hồi đế có thé dùng làm nguyên liêu được : - Chat hấp thụ : than hoạt tính - Dùng oxit kim loại : CaO, MgO , ZnO để hấp thu SO›. - Dùng chất hấp thu ở thể lỏng như: dung dịch kiềm hấp thụ. Lợi dụng Axit ban bỏ đi để sản xuất Axit Sunfuric : - Trong công nghiệp chế tao cơ khí và gia công kim loại thường bỏ đi nhiều Axit bẩn.
Axit thải này có chừng 24% H:SO;và 25% FeSO,. Bằng cách làm lạnh FeSO, , TH;O lấy ra dùng việc sản xuất H;SO,.