Đang tải... (xem toàn văn)
Axit sunfuric là một hóa chất cơ bản được sản xuất với sản lượng lớn nhất thế giới. Sản lượng của ngành sản xuất axit sunfuric có thể được coi như một chỉ số kinh tế quan trọng của một quốc gia. Ở các nước có nền kinh tế phát triển, mức độ sản lượng axit sunfuric thường diễn biến song song với xu hướng lên xuống của nền kinh tế. Vì tầm quan trọng của nó đối với nền kinh tế quốc dân, sản lượng axit sunfuric thường được coi như dấu hiệu về tình trạng của toàn bộ ngành công nghiệp sản xuất nói chung ở những nước này. So với các hóa chất cơ bản như amoniac, soda,… thì sản lượng axit sunfuric thường cao gấp 23 lần. Có nhiều nguyên liệu dùng để sản xuất axit sunfuric như lưu luỳnh, quặng pirit, thạch cao và các chất phế thải công nghiệp, nhưng nhóm chúng em xin trình bày về đề tài “sản xuất axit sunfiric từ quặng pirit” bởi nhiều ưu điểm của nó trong công nghệ sản xuất và ứng dụng ở nước ta cũng như vấn đề bảo vệ an toàn môi trường trong sản xuất. Hiện nay, công nghệ sản xuất axit sunfuric sử dụng nguyên liệu từ quặng pyrit đang được Nhà máy Supephotphat Lâm Thao – Phú Thọ áp dụng và thu được một lượng đáng kể axit sunfuric phục vụ cho nhu cầu kinh tế. Trong quá trình tìm hiểu đề tài, nhóm chúng em còn hạn chế về nhiều mặt kiến thức và thời gian, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và nhận xét của thầy để kiến thức được hoàn thiện hơn.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC -o0o TIỂU LUẬN MÔN Đề tài 3:SẢN XUẤT H2SO4 TỪ QUẶNG PYRIT GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Nhóm 3: Nguyễn Thị Thu Trang 2004120053 Đỗ Anh Nhật 2004120047 Phạm Minh Đức 2004120060 TP.HCM, Tháng 11 năm 2015 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa MỞ ĐẦU Axit sunfuric hóa chất sản xuất với sản lượng lớn giới Sản lượng ngành sản xuất axit sunfuric coi số kinh tế quan trọng quốc gia Ở nước có kinh tế phát triển, mức độ sản lượng axit sunfuric thường diễn biến song song với xu hướng lên xuống kinh tế Vì tầm quan trọng kinh tế quốc dân, sản lượng axit sunfuric thường coi dấu hiệu tình trạng toàn ngành công nghiệp sản xuất nói chung nước So với hóa chất amoniac, soda,… sản lượng axit sunfuric thường cao gấp 2-3 lần Có nhiều nguyên liệu dùng để sản xuất axit sunfuric lưu luỳnh, quặng pirit, thạch cao chất phế thải công nghiệp, nhóm chúng em xin trình bày đề tài “sản xuất axit sunfiric từ quặng pirit” nhiều ưu điểm công nghệ sản xuất ứng dụng nước ta vấn đề bảo vệ an toàn môi trường sản xuất Hiện nay, công nghệ sản xuất axit sunfuric sử dụng nguyên liệu từ quặng pyrit Nhà máy Supephotphat Lâm Thao – Phú Thọ áp dụng thu lượng đáng kể axit sunfuric phục vụ cho nhu cầu kinh tế Trong trình tìm hiểu đề tài, nhóm chúng em hạn chế nhiều mặt kiến thức thời gian, mong nhận đóng góp ý kiến nhận xét thầy để kiến thức hoàn thiện Nhóm xin chân thành cám ơn thầy! Nhóm thực NHÓM Nhóm 3Trang Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa MỤC LỤC : TỔNG QUAN VỀ H2SO4 1.1 Lịch sử phát triển Axit sunfuric hóa chất thương mại quan trọng, sản xuất với sản lượng lớn giới, mức độ tiêu thụ axit sunfuric coi số kinh tế quan trọng để đánh giá sức mạnh công nghiệp quốc gia, đặc biệt với nước phát triển Công nghệ sản xuất axit sunfuric quan tâm không ngừng cải tiến, đại hóa để tăng suất giảm ô nhiễm môi trường Axit sunfuric H2SO4 biết tới từ lâu Người điều chế H 2SO4 từ sắt sunfat (Fe2(SO4)3 phòng thí nghiệm nhà giả kim thuật Ai Cập Geber vào kỉ thứ X Giữa kỉ XV, Basilius Valentinus tồng hợp H 2SO4 từ lưu huỳnh cách đốt lưu huỳnh với muối nitrat, sau hấp thụ khí sinh nước phòng chì gọi phương pháp phóng chì Phương pháp điều chế H2SO4với có mặt nito oxit để oxi hóa SO2 có tên phương pháp Nitroza Phương pháp điều chế nitroza để sản xuất H2SO4 đời vào năm 1793, sau hoàn thiện nhờ công lao Cleman Dezorm Cuối kỉ XIX, Gay− Luytxac Glover thay phòng chì tháp hấp thụ chứa đệm nên nâng nồng độ H2SO4 từ 67% đến 75% Ngày nay, phương pháp dùng xúc tác rắn để oxi hóa SO thành SO3 thay phương pháp nitroza Trong phương pháp này, người ta thường dùng chất xúc tác platin vanadi oxit, gọi phương pháp tiếp xúc Axit H2SO4 sản xuất phương pháp tiếp xúc có nồng độ cao, 98% thu oleum 1.2 Tính chất hóa lý H2SO4 Nhóm 3Trang Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Trong hóa học, axit sunfuric xem hợp chất anhydrite sunfuric với nước Công thức hóa học SO3.H2O H2SO4, khối lượng phân tử 98 Trong kỹ thuật hỗn hợp theo tỷ lệ SO với H2O gọi axit sunfuric Nếu tỷ lệ SO3/H2O < gọi dung dịch axit sunfuric, tỷ lệ SO 3/H2O > gọi dung dịch SO3 axit sunfuric hay oleum axit sunfuric bốc khói Axit sunfuric khan chất lỏng không màu, sánh (khối lượng riêng 20 0C 1,8395 g/cm3), kết tinh 10,370C Ở ấp suất thường (760 mmHg) đến 296,2 0C axit sunfuric bắt đầu sôi bị phân hủy tạo thành hỗn hợp chứa 98,3% H 2SO4 1,7% H2O sôi 336,50C Axit sunfuric kết hợp với nước SO theo tỷ lệ bất kỳ, khí tạo thành số hợp chất có tính chất khác 1.2.1 Nhiệt độ kết tinh Dung dịch có nồng độ axit sunfuric oleum xem hỗn hợp hai hợp chất sau: H 2SO4.4H2O kết tinh -24,400C, H2SO4.2H2O kết tinh -39,600C, H2SO4.H2O kết tinh 8,480C, H2SO4 kết tinh 10,370C, H2SO4.SO3 kết tinh 38,150C Nhiệt độ kết tinh dung dịch axit sunfuric oleum tương đối cao Vì vậy, thường quy định nghiêm ngặt nồng độ loại axit sunfuric oleum tiêu chuẩn cho chúng không bị kết tinh trình sản xuất, bảo quản vận chuyển … 1.2.2 Nhiệt độ sôi áp suất Khi tăng nồng độ, nhiệt độ sôi dung dịch axit tăng, đạt cực đại (336,5 0C) 98,3% H2SO4, sau giảm Khi tăng hàm lượng SO3 tự do, nhiệt độ sôi oleum giảm từ 296,2 0C (ở 0% SO3 tự do) xuống 44,70C (ở 100% SO3 – tức nhiệt độ sôi SO3) Nhóm 3Trang Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Khi tăng nồng độ, áp suất dung dịch axit giảm, đạt cực tiểu 98,3% H 2SO4, sau lại tăng Áp suất oleum tăng tăng hàm lượng SO tự Nói chung, dung dịch axit oleum có thành phần khác với thành phần pha lỏng Hơi dung dịch axit sunfuric loảng chủ yếu nước, oleum phần lớn SO Chỉ dung dịch axit 98,3% H2SO4 thành phần pha thành phần pha lỏng Như đun nóng dung dịch axit sunfuric loãng oleum sản phẩm cuối axit 98,3% H2SO4 axit 100% H2SO4 1.2.3 Khối lượng riêng Khi tăng nồng độ, khối lượng riêng dung dịch axit sunfuric tăng, đạt cực đại 98,3% H2SO4 sau giảm Khi tăng hàm lượng SO3 tự do, khối lượng riêng oleum tăng, đạt cực đại 62% SO3 tự do, sau giảm Khi tăng nhiệt độ, khối lượng riêng axit sunfuric oleum giảm 1.2.4 Nhiệt dung Khi tăng nhiệt độ, nhiệt dung dung dịch axit sunfuric giảm Ngược lại, tăng hàm lượng SO3, nhiệt dung oleum lại tăng Khi tăng nhiệt độ, nhiệt dung axit sunfuric oleum tăng 1.2.5 Độ nhớt Độ nhớt có ảnh hưởng lớn đến trở lực axit chảy đường ống máng dẫn, đến tốc độ truyền nhiệt đun nóng làm nguội axit, đến tốc độ hòa tan muối, kim loại chất khác vào axit … Vì vậy, sử dụng nhiều tính toán kỹ thuật Độ nhớt axit sunfuric oleum có giá trị cực đại nồng độ 84,5% H2SO4; 100% H2SO4 50 – 55 % SO3 tự Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt axit giảm nhanh 1.2.6 Nhiệt tạo thành Nhóm 3Trang Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo thành axit sunfuric hợp chất trung gian 250C( 2980K) có giá trị sau: Stinh thể hình thoi + O2 SO2 ( 297,322 kJ/mol) SO2 + 0,5 O2 SO3 khí ( 96,144 kJ/mol) SO3 khí SO3 lỏng (39,805 kJ/mol) SO3 khí + H2Ohơi H2SO4 (124,988 kJ/mol) H2SO4 H2SO4 lỏng (50,196 kJ/mol) 1.2.7 Nhiệt pha loãng nhiệt hỗn hợp Nhiệt pha loãng lượng nhiệt tỏa thêm nước vào axit Nhiệt pha loãng axit sunfuric từ nồng độ ban đầu C1 xuống nồng độ C2 tính hiệu nhiệt tạo thành axit đó: Qf = H – H Khi hỗn hợp axit có nồng độ khác tỏa lượng nhiệt gọi nhiệt hỗn hợp, có công thức: Qh = H3 + 2113 – H1 – H2 ( kj/ kg SO3) H1, H2, H3: nhiệt tạo thành axit ban đầu có nồng độ C 1, C2 nhiệt tạo thành dung dịch axit cuối có nồng độ C3 1.2.8 Nhiệt pha loãng (hoặc nhiệt cô đặc) vi phân Là lượng nhiệt tỏa thêm lượng nhỏ H2O SO3 vào axit sunfuric oleum làm nồng độ chúng thay đổi 1.2.9 Nhiệt bay Nhóm 3Trang Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Nhiệt bay nước từ dung dịch axit sunfuric nồng độ xem tổng nhiệt pha loãng axit nhiệt bay nước nhiệt độ cho 1.3 Ứng dụng H2SO4 Axit sunfuric dùng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân Đối với công nghiệp hóa học, axit sunfuric dùng sản xuất phân lân, axit vô (axit photphoric, hidro floric, boric), muối sunfat kim loại khác nhau, sản xuất thuốc nhuộm, chất màu vô hợp chất khác Một lượng lớn axit sunfuric, đặc biệt dạng oleum, dùng vào công nghiệp tổng hợp hữu cơ, thuốc nhuộm anilin, vật liệu sợi tổng hợp Axit sunfuric dùng làm môi trường hút nước dung dịch axit nitric, sấy khí, sản xuất chất nổ Người ta dùng axit sunfuric để làm sản phẩm dầu lửa sản phẩm thu từ nhựa than đá Trong luyện kim màu, axit sunfuric dùng chế biến thủy luyện, công nghiệp gia công kim loại dùng để làm màng oxit bề mặt kim loại nhiều lĩnh vực công nghiệp khác 1.4 Tình hình sản xuất, tiêu thụ axit sunfuric giới Việt Nam Axit sunfuric sản phẩm có sản lượng lớn công nghiệp hóa học Trên giới hàng năm sản xuất 46 triệu Ở Mĩ, năm sản xuất hàng triệu axit sunfuric từ khí thải Sản lượng axit sunfuric giới tăng nhanh ngành công nghiệp phát triển mạnh (Bảng 1.1) Ở Việt nam có nhà máy sản xuất axit sunfuric: (Bảng 1.2) * Nhà máy Suppe phốt phát Lâm Thao (Tỉnh Vĩnh Phúc) * Nhà máy Suppe phốt phát Long Thành (Tỉnh Đồng Nai) * Nhà máy hóa chất Tân Bình (Tp Hồ Chí Minh) Bảng 1.1 Tăng trưởng axit sunfuric số nước giới (triệu tấn/năm) Tên nước Liên Xô Mĩ Pháp Anh Nhóm 3Trang Năm 1960 5,4 16,2 2,8 2,8 Năm 1970 12,4 26,4 3,7 3,3 Năm 1980 23 23 4,9 3,4 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản Ý Đức Nhật Nhóm 3Trang 2,3 3,3 4,5 3,3 5,5 6,9 GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa 3,0 5,8 6,8 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Bảng 1.2 Tăng trưởng axit sunfuric nước Việt nam (ngàn tấn/năm) Năm Miền Nam Miền Bắc 1985 12.000 180.000 1992 52.000 240.000 2001 68.571 214.000 1.4.1 Nhà máy Supephotphat Lâm Thao – Phú Thọ Sản xuất H2SO4 từ quặng pyrit phối trộn với lưu huỳnh hóa lỏng nhập Chỉ việc thay đổi tỉ lệ phối trộn nguyên liệu kết hợp cải tiến công nghệ đốt lò, nhà máy biến công nghệ cũ Liên Xô thành dây chuyền sản xuất H 2SO4 chưa có, tận dụng nguồn nguyên liệu pyrit nước giảm triệt để chất thải gây ô nhiễm Nhờ từ năm 1995 trở lại sản lượng axit sunfuric đạt 360 tấn/ngày, bụi xỉ bay giảm xuống tới mức tiêu chuẩn xỉ thải giảm từ 280 xuống 80 tấn/ngày, thu hồi toàn lượng axit phải thải bỏ trước Tại H2SO4 sản xuất theo phương pháp tiếp xúc, chất xúc tác để oxi hóa SO2 thành SO3 vanađi oxit 1.4.2 Nhà máy Supe lân Long Thành Hàng năm sản lượng H2SO4 đạt khoảng 80.000 tấn/năm với nguyên liệu quặng sulfua sắt, sản xuất theo phương pháp tiếp xúc (chất xúc tác V 2O5) Theo báo cáo công ty phân bón miền Nam, giá lưu huỳnh nguyên liệu tăng mạnh để đáp ứng nhu cầu tăng đột biến, Nhà máy Supephotphat Long Thành thuộc Công ty đẩy mạnh sản xuất axit sunfuric từ ngày đầu năm Tính đến 25/1/2008 nhà máy sản xuất gần 7000 axit sunfuric, đạt 10% kế hoạch năm tăng gấp lần so với kỳ năm 2007 1.4.3 Nhà máy hóa chất Tân Bình Sản xuất H2SO4 kĩ thuật từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc H2SO4 tinh khiết sản xuất cách chưng cất H 2SO4 kĩ thuật Trong thời gian qua, giá lưu huỳnh tăng cao đột biến, lên mức 700−800USD/tấn trực tiếp tác động mạnh đến giá thành sản phẩm axit, điều làm nhà sản xuất gặp nhiều khó khăn vốn, hạch toán sản xuất, axit sử dụng sản xuất phân lân, làm đội giá sản phẩm phân lân bối cảnh phân bón phải thực bình ổn giá theo Nhóm 3Trang Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa đạo chung Ngoài ra, giá thành axit cao ảnh hưởng đến ngành khác sản xuất ắc quy chì, sản xuất phèn nhôm nhiều sản phẩm khác Tính đến 5/6/2008, ba đơn vị sản xuất axit sunfuric TCT thực sản lượng axit tương đương 47% kế hoạch năm, tăng 20,5% so với kỳ năm 2007 Trong 80% sử dụng sản xuất phân bón.Lượng axit thương phẩm đạt 47% kế hoạch năm, tăng gần 8% so với kỳ năm 2007 Nhóm 3Trang 10 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa 5- Lọc điện khô 6- Tháp rửa 7- Tháp rửa 8- Lọc điện ướt 9- Tháp tăng ẩm 10- Tháp sấy 11- Tách giọt axit 13- Truyền nhiệt 14- Tháp tiếp xúc 15- Làm nguội SO3 16- Tháp hấp thu oleum 17- Tháp hấp thu monohidrat 18- Giàn làm nguội axit 19- Làm nguội oleum kiểu ống chùm 20- Thùng chứa axit 3.7.2 Thuyết minh quy trình Quặng pyrit đưa vào lò đốt quặng, nhiệt độ lò 800 0C, FeS2 bị oxy hóa tạo thành SO2, SO2 dẫn khỏi thiết bị vào nồi để hạ nhiệt độ tận dụng nhiệt, sau hổn hợp khí qua cyclon lọc điện khô để lọc bụi có nhiệt độ từ 300– 4000C đến công đoạn loại tạp chất đầu độc xúc tác Nhóm 3Trang 53 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Ở tháp rửa tưới dung dịch axit sulfuric loãng, tạp chất axit chuyển vào mù axit, phần nhỏ axit tách tháp rửa phần lại tách lọc điện ướt tăng ẩm Nhóm 3Trang 54 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Sau tưới vào tháp rửa tăng ẩm nhiệt độ axit sulfuric tăng nên cần phải qua giàn làm nguội trước tuần hoàn lại Dòng khí sau tách ẩm tách hạt axit đưa qua hệ thống gia nhiệt gián tiếp khí SO3 để đưa nhiệt độ dòng khí lên nhiệt độ làm việc xúc tác Khi khỏi thiết bị chuyển hóa SO có nhiệt độ cao nên phải qua tháp làm nguội trước vào tháp hấp thu Axit tưới tháp hấp thu có nồng độ 98.5%, sau tưới nhiệt độ dung dịch tăng nên phải qua hệt thống làm nguội trước tuần hoàn lại Axit sau hấp thu có nồng độ 99 - 99,5%, để giữ cho nồng độ axit tưới 98,5% phải bổ sung axit sấy vào thùng chứa, axit dư chuyển kho chứa Nhóm 3Trang 55 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Nguyên liệu (FeS2 , không khí) Đốt Làm nguội Lọc điện khô Rửa Lọc điện ướt Sấy Táchgiọt Axit Tưới axit Tưới oleum Xử lí khí thải Hấp thụaxit Hấp thụ oleum Làm nguội Oleum Chuyểnhóa SO2 Làmnguội Hình 1.7 Sơ đồ khối sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc từ quặng pirit Nhóm 3Trang 56 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa CHƯƠNG 4: CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 4.1 Thiết bị xử lý nguyên liệu Đối với nguyên liệu pyrit có hàm lượng đồng >1% trước nghiền phải qua công đoạn tuyển để tách riêng quặng pyrit quặng đồng.Có nhiều phương pháp tuyển pyrit thường dùng tuyển trọng lực tuyển Đối với quặng pyrit thường cần nghiền sàng quặng để đạt kích thước định 4.2 Thiết bị lọc bụi, lọc mù Có nhiều phương pháp lọc bụi, lọc mù như: dùng cyclon, lọc điện ướt, lọc điện khô: Hình 4.1 Lọc điện khô ướt Nhóm 3Trang 57 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Hình 4.2 Cấu tạo Cyclon Thiết bị tạo SO2 4.3 Lò khí: Ưu điểm: bụi khí lò thấp Nhược điểm: suất thấp không tận dụng nhiệt cháy, hàm lượng S xỉ cao, thiết bị cồng kềnh khó xử lý xảy cố.Trong thực tế sử dụng Lò phun: Ưu điểm: suất cao, dễ tự động hóa, dễ xử lý có cố xảy Nhược điểm: lượng bụi lớn, nồng độ SO2 dễ bị thay đổi Lò tầng sôi: Ưu điểm: suất cao, dễ khí hóa tự động hóa, lượng S xỉ thấp Nhược điểm: lượng bụi khí lò lớn, nồi cồng kềnh Nhóm 3Trang 58 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Thiết bị oxy hóa SO2 thành SO3 4.4 Có nhiều dạng tháp chuyển hóa SO thành SO3 nhìn chung gồm nhiều lớp xúc tác có trao đổi nhiệt lớp (trực tiếp gián tiếp) Một số loại tháp chuyển hóa: • Tháp tiếp xúc lớp xúc tác có truyền nhiệt trung gian Vỏ tháp làm thép, bên có lót vật liệu chịu lửa, phần tháp mở rộng để giảm trở lực lớp xúc tác giảm tốc độ khí tháp giảm chiều cao lớp xúc tác • Tháp tiếp xúc có bổ sung SO2 sau lớp truyền nhiệt trung gian Nhóm 3Trang 59 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Tháp dễ chế tạo sửa chửa nhược điểm phân phối khí không chiếm diện tích mặt lớn • Tháp tiếp xúc kiểu lớp sôi: Gần người ta bắt đầu sử dụng thiết bị dạng vì: Nhờ có đảo trộn mạnh nên tăng cường khuếch tán SO2 O2 tới bề mặt xúc tác Có thể sử dụng xúc tác kích thước nhỏ để tăng cường mức sử dụng bề mặt bên xúc tác Nhóm 3Trang 60 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Có thề oxi hóa hỗn hợp khí có nồng độ SO2 cao mà không sợ xúc tác nóng Nếu hỗn hợp có bụi không sao, tốc độ dòng khí lớn làm bụi nằm yên xúc tác Có thể nạp thay xúc tác mà không cần ngưng hệ thống Nhóm 3Trang 61 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Thiết bị hấp thu SO2: 4.5 Thường sử dụng tháp hấp thu dạng đệm dùng axit sulfuric có nồng độ 98,5 làm dung dịch tưới, dung dịch sau hấp thu đưa vào bể chứa Thiết bị trao đổi nhiệt: 4.6 Để tận dụng nhiệt đốt nóng làm nguội dòng lưu chất, người ta thường dùng thiết bị trao đổi nhiệt Dưới số thiết bị trao đổi nhiệt: • Thiết bị đốt nóng khởi động: Nhóm 3Trang 62 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản • Tháp trao đổi nhiệt: Nhóm 3Trang 63 GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản Nhóm 3Trang 64 GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa CHƯƠNG 5: NHẬN XÉT Kỹ thuật sản xuất axit sunfuric yếu tố định tiêu kinh tế sản xuất axitsunfuric, nhiều viện nghiên cứu xí nghiệp giới ý cải tiến sơ đồ kỹ thuật cấu tạo thiết bị Hiện sơ đồ cổ điển dùng phổ biến giới, sơ đồ phức tạp không kinh tế Tuy đảm bảo cho nhà máy làm việc lâu dài, vốn đầu tư vào công đoạn rửa lớn (30% đốt pyrit 50% dùng khí thải lò luyện kim màu) Vì nhiều viện nghiên cứu xí nghiệp giới ý cải tiến sơ đồ kĩ thuật thiết bị Một số phương pháp sản xuất ưu việt đề cập tới như: phương pháp tinh chế khô, thiết bị tiếp xúc kiểu lớp sôi… Không suất hệ thống sản xuất tăng lên cách đáng kể (năm 1982 hãng Texas Gulf Inc đưa dây chuyền suất 2800 tấn/ngày Năm 1988 suất hãng Texas Gulf Inc 379 000 tấn/năm…) Trước dòng thải chất thải nhà máy sản xuất axit sunfuaric chưa quan tâm mức để lại hậu đáng tiếc cho môi trường Cải tiến trình sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc: Nghiên cứu trình sản xuất axit sunfuric áp suất cao, suất thiết bị tỷ lệ thuận với áp suất Tất nhiên, dó tiêu hao điện chi phí để chế tạo thiết bị tăng Với thiết bị kích thước nay, làm việc 100 atm suất lớn trình oxi hóa SO2 không cần xúc tác Để tăng suất hệ thống ta thay phần hay toàn không khí oxi trình đốt nguyên liệu oxi hóa SO Khi tăng không khí oxi tốc độ trình đốt nguyên liệu oxi hóa SO tăng, đồng thời tăng lượng nhiệt tỏa 1m khí, tăng nồng độ SO2 khí Nghiên cứu, sử dụng loại xúc tác có khả thúc đẩy trình chuyển hóa tốt hơn, hao mòn xúc tác hơn, giá thành thấp Nhóm 3Trang 65 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Điều chỉnh vị trí thiết bị để hạn chế thất thoát nhiệt tậng dụng nhiệt trình tốt Sử dụng phương pháp tinh chế khô: Sơ đồ tinh chế khô công đoạn rửa khí, tiêu kinh tế kỹ thuật cao so với sơ đồ cổ điển Không thế, nhiều khả nâng cao tiêu Ví dụ, nâng nhiệt độ khí sau lọc điện khô lên 450 oC vào tháp tiếp xúc mà không cần thiết bị truyền nhiệt nữa, nghiên cứu chế độ thích hợp tháp ngưng tụ để hạt mù tạo thành có đường kính lớn, tách hoàn toàn lọc sợi thủy tinh mà không cần lọc điện ướt, hay dùng thiết bị ngưng tụ kiểu ống chum để tận dụng nhiệt sản xuất nước, dùng thiết bị ngưng tụ kiểu đĩa lỗ không cần bơm giàn làm nguội axit tuần hoàn … Gần người ta nghiên cứu phương pháp dùng vi khuẩn để chuyển hóa S thành SO2 H2SO4 chuyển hóa H2S, SO2, muối sunfua thành S TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhóm 3Trang 66 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Công nghệ axit sunfuric Đỗ Bình, NXB Bách khoa Hà Nội, 2011 Công nghệ sản xuất axit sulfuric dòng thải đặc trưng, Đại học Bách Khoa Hà Nội Bài giảng Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ bản, Nguyễn Văn Hòa Nhóm 3Trang 67 [...]... hồi SO2 để sản xuất axit sunfuric - Dùng trực tiếp vào các mục đích không cần axit sunfuric sạch Tóm lại, nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric rất phong phú Tỉ lệ giữa các dạng nguyên liệu dùng sản xuất axit sunfuric không ngừng thay đổi theo thời gian và tùy từng nước Hiện nay, tính chung trên toàn thế giới thì tỉ lệ các nguyên liệu chính dùng Nhóm 3Trang 16 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất... nhất và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp Lưu huỳnh được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp sản xuất axit sunfuric (chiếm khoảng 50% tổng lượng lưu huỳnh sản xuất ra), công nghiệp giấy- cellulose (chiếm khoảng 25%), nông nghiệp (chiếm khoảng 10- 15% tổng lượng lưu huỳnh sản xuất ra) Nguyên tố lưu huỳnh là một trong những dạng nguyên liệu tốt nhất để sản xuất axit sunfuric vì: - Khi đốt lưu huỳnh... này rất quan trọng trong việc sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc Nhóm 3Trang 11 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản - GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Lưu huỳnh chứa rất ít tạp chất (đặc biệt là các hợp chất của asen) và khi cháy không có xỉ nên đơn giản được dây chuyền sản xuất rất nhiều (bớt đi các thiết bị đặc biệt để làm sạch khí) - Khi sản xuất với quy mô lớn và xa nguồn... bị khử, cho SO2 đem đi sản xuất axit sunfuric; phần xỉ còn lại thêm một số phụ gia, đem nghiền để sản xuất ximăng 2.1.4 Các chất thải có chứa lưu huỳnh 2.1.4.1 Khí lò luyện kim màu Khí lò trong quá trình đốt các quặng kim loại màu như quặng đồng, chì thiếc, kẽm… có chứa nhiều SO2 Đây là một nguồn nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất axit Nhóm 3Trang 15 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ... luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT H2SO4 Nguyên liệu 2.1 Nguyên liệu để sản xuất axid sunfuric rất phong phú, bao gồm nguyên tố lưu huỳnh và tất cả các hợp chất có chứa lưu huỳnh, như các muối sunfua, sunfat kim loại, khí thiên nhiên,… Tổng hàm lượng lưu huỳnh trong quả đất khoảng chừng 0,1% Theo thống kê, sản lượng axit sunfuric. .. thiết lập sơ đồ sản xuất axit sunfuric trực tiếp từ khí SO2 nghèo 2.1.4.4 Axit sunfuric thải Sau khi dùng axit sunfuric làm tác nhân hút nước, tinh chế dầu mỏ, sunfo hóa các hợp chất hữu cơ… sẽ thu được chất thải chức nhiều H 2SO4 (20-50%) Trong công nghệ gia công kim loại và chế tạo máy, sau khi rửa kim loại cũng thu được chất thải chứa 2-4% H2SO4 và khoảng 25% FeSO4 Chất thải khi sản xuất TiO2 chứa... Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Mỏ đồng Sin Quyên thuộc xã Bản Vược và Cốc Mỳ, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai Theo thiết kế, mỏ có công suất khai thác 1,1 ÷1,2 triệu tấn quặng nguyên khai/năm Công suất thiết kế nhà máy luyện đồng (công ty Đồng Lào Cai) 41,738 tấn tinh quặng, hàm lượng 25% Cu/năm để sản xuất 1.000 tấn Cu hàm lượng 99,95% cùng các sản phẩm khác... ngay để sản xuất axit sunfuric vì hàm lượng cacbon trong đó rất lớn, khi cháy: Nhóm 3Trang 14 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản - GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa Nhiệt lượng tỏa ra rất lớn, làm nhiệt độ khí tăng cao, có thể làm cho lò đốt mau chóng bị phá hủy - Tiêu tốn nhiều oxi làm giảm nồng độ SO 2, O2 trong khí lò, gây khó khăn cho các giai đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất Vì... Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa sunfuric vì cứ sản xuất 1 tấn đồng, có thể thu được 7,3 tấn SO 2 mà không cần lò đốt quặng trong dây chuyền sản xuất axit sunfuric Thành phần khí lò phụ thuộc vào nguyên liệu, cấu tạo lò và điều kiện đốt Riêng ở lò nung và lò lớp sôi, thành phần khí tương tự như khi đốt quặng pyrit nên có thể dùng trực tiếp để sản xuất axit sunfuric Còn khí các lò khác, có thể dùng... quặng pyrit lớn hơn 1% thì đem quặng này sản xuất đồng có lợi hơn là đốt trực tiếp để sản xuất axit sunfuric Trước khi đem đi luyện đồng, thường dùng phương pháp tuyển nổi để làm giàu đồng của quặng này lên khoảng 15- 20% Cu gọi là tinh quặng đồng Phần bã thải của quá trình tuyển nổi chứa khoảng 32- 40% S gọi là quặng pyrit tuyển nổi, dùng để sản xuất axit sunfuric Cứ tuyển 100 tấn quặng thu được 15- ...Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa MỞ ĐẦU Axit sunfuric hóa chất sản xuất với sản lượng lớn giới Sản lượng ngành sản xuất axit sunfuric coi... công nghiệp, nhóm chúng em xin trình bày đề tài sản xuất axit sunfiric từ quặng pirit” nhiều ưu điểm công nghệ sản xuất ứng dụng nước ta vấn đề bảo vệ an toàn môi trường sản xuất Hiện nay, công. .. để sản xuất axit Nhóm 3Trang 15 Tiểu luận môn: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: ThS Nguyễn Văn Hòa sunfuric sản xuất đồng, thu 7,3 SO mà không cần lò đốt quặng dây chuyền sản xuất