10/27/13 1 s¶n xuÊt axit sunfuric 10/27/13 2 Néi dung bµi häc • I. Vai trß cña axit Sun furic • II. Nguyªn liÖu sx axit Sunfuric • III. C¸c giai ®o¹n sx axit Sunfuric • 1. §iÒu chÕ SO 2 • 2. ¤xi hãa SO 2 thµnh SO 3 • 3. T¹o ra axit Sunfuric tõ SO 3 10/27/13 3 I. vai trò của axit sunfuric. Axit H 2 SO 4 được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân và cũng là một sản phẩm chủ yếu và quan trong nhất của công nghiệp hoá học. Do vậy sản xuất axit H 2 SO 4 trên thế giới ngày càng tăng. Hàng năm Thế Giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn axit sunfuric. Axit sunfuric là hoá chất hàng đầu trong nhiều nghành sản xuất . 10/27/13 4 II. nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric . 1. Quặng pirit. Thành phần chủ yếu của quặng pirit là FeS 2 . Pirit sắt nguyên chất chứa 53,44% S và 46,56% Fe, có màu vàng xám. Trong thực tế do có chứa nhiều tạp chất nên hàm lượng thực tế của lưu huỳnh trong quặng chỉ vào khoảng 50%. 2. Các nguồn nguyên liệu khác : Lưu huỳnh, thạch cao 10/27/13 5 III. Các giai đoạn sx axít sunfuric. 1. Điều chế SO 2 . Khi đốt pirit trong các lò dùng để chế tạo khí SO 2 có các phản ứng hoá học sau : Pirit bị phân huỷ : 2FeS 2 = 2FeS + S 2 - 103,9kj Hơi lưu huỳnh cháy tạo SO 2 : S 2 + 2O 2 = 2SO 2 + 724,8kj FeS tiếp tục bị đốt cháy: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 Kết quả ta thu được hỗn hợp khí chứa từ 7- 9%SO 2 , gần 10-11% O 2 và một số tạp chất. 10/27/13 6 * Lò đốt pirit. - Lò đốt nhiều tầng hay còn gọi là lò bơi chèo. Khi cho nguyên liệu vào lò , ở nhiệt độ khoảng 650 0 C, quặng bắt đầu phân huỷ: 2FeS 2 = 2FeS + S 2 - Q Hỗn hợp khí SO 2 được lấy ra ở đỉnh lò. áp suất của khí trong lò bao giờ cũng giữ thấp hơn áp suất ngoài khí quyển nhờ quạt hút ở dưới dây chuyền để hỗn hợp khí SO 2 không bay ra ngoài làm ô nhiễm môi trường và không khí vào lò đốt. Nguyên liệu cho lò nhiều tầng là quặng pirit có hàm lượng lưu huỳnh cao( khoảng = 50%) , kích thước hạt quặng 6- 8mm. 10/27/13 7 Quặng KK SO 2 2 4 Không khí Cửa xỉ KK 3 1 Hình 4.4. Lò đốt kiểu "bơi chèo" 1. Vách ngăn tầng; 2. Trục lò; 3. Đòn cào; 4. Cửa thông tầng 10/27/13 8 - Lò phun: Loại lò này cho phép đốt quặng pirit ở dạng bụi có hàm lượng lưu huỳnh thấp( có khi tới dưới 15%). Lò cao khoảng 10m, đường kính 4m. Lò cấu tạo rỗng. Quặng và không khí thổi từ phía dưới lò. Quá trình cháy không phải thực hiện trên các 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 dẫn ra ở phía dưới, hàm lư ợng SO 2 trong không khí chiếm khoảng 12%. Loại lò này có năng suất lớn hơn loại lò bơi chèo, có thể đốt cháy khoảng 100 tấn quặng trong 1 ngày. Nhưng nhược điểm của loại lò này là khí thoát ra khỏi lò chứa rất nhiều bụi gây khó khăn cho giai đoận tinh chế. 10/27/13 9 1 Không khí bổ xung 2 3 Xỉ Quặng bụi và không khí Khí SO2 Hình 4.5. Lò phun đốt pirit 1. Vỏ; 2. Lớp lót bằng vật liệu chịu lửa; 3. Vòi phun quặng bụi và không khí 10/27/13 10 - Lò tầng sôi : Trong những năm gần đây người ta bắt đầu đốt pirit ở trạng thái sôi. Phần dưới của lò đốt có một lớp thép, trên lưới có quặng pirit đã được nghiền đến kích thước thích hợp. Người ta thổi không khí qua lưới từ dưới lên, không khí thổi vào với tốc độ giữ cho các hạt quặng chuyển động kiểu lớp sôi trên mặt lưới thép, ta có thể hình dung như một chất lỏng đang sôi. ở trạng thái lơ lửng như vậy quặng pirit sẽ bị đốt cháy rất nhanh để tạo ra hỗn hợp khí SO 2 . Loại lò có thể đốt cháy 200 tấn quặng trong một ngày đêm. Ngày nay người ta bắt đầu sử dụng không khí giàu ôxi để đốt cháy quặng pirit, làm như vậy hỗn hợp khí thu được sẽ có hàm lượng SO 2 cao và chứa ít nitơ. [...]... quy mô công nghiệp 10/27/13 19 Quá trình hấp thụ SO3 bằng H2SO4 là quá trình dị thể Để tránh hiện tư ợng tạo mù axít H2SO4 và đạt hiệu suất hấp thụ SO3 cao, người ta dùng hỗn hợp đẳng phí chứa 98,3% H2SO4 và 1,7% H2O, áp suất riêng phần của hơi nước và SO3 trên hỗn hợp này là nhỏ nhất Hệ số tốc độ của quá trình hấp thụ đật cực đại khi nồng độ H2SO4 đạt 98,3% Giảm nồng độ HSO4 sẽ làm giảm hệ số hấp thụ... 12 - Tháp oxi hoá SO2 18 3 hấp thụ SO3 Phản ứng của SO3 với nước để tạo ra axít sunfuric: SO3 + H2O = H2SO4 + Q + là phản ứng toả rất nhiều nhiệt Khi hoà tan SO3 vào H2SO4 người ta sẽ thu được một dung dịch gọi là ôlêum + Thành phần của ôlêum được đặc trưng bằng phần trăm trọng lượng SO3 tự do trong H2SO4 ở điều kiện cân bằng khi nhiệt độ là 400C, áp suất là 53 mmHg , trong ôlêum chứa khoảng 47% SO3... lí làm việc tương tự như tách bụi - Tách hơi nước: đây là nhiệm vụ cuối cùng của quá trình tinh chế hỗn hợp khí SO2 Làm khô khí nhờ axít H2SO4 đặc tư ới vào các tháp từ trên xuống còn các khí từ dưới đi lên qua tháp 10/27/13 14 SO2 sạch Vòi phun dd H2SO4 SO2 có bụi H2SO4 thải 10/27/13 Hình 4.10 Tháp rửa rỗng 15 2 ôxi hoá So2 thành so3 bằng xúc tác rắn( v2o5) cơ sởhoá lí của quá trình Phản ứng ôxi hoá... SO bằng dung dịch ôlêum 20% cũng nhỏ hơn tốc độ hấp thụ SO3 của axít H2SO4 98,3% Khi tăng nhiệt độ cũng làm giảm tốc độ của quá trình trên 10/27/13 20 Khí Khí 1 2 6 3 6 4 Olêum 5 4 5 Axít sunfuric Hình 13 - Sơ đồ hấp thụ SO3 1 Tháp làm lạnh ống chùm; 2 và 3 Tháp hấp thụ; 4 Thùng chứa; 5 Bơm; 6 Làm lạnh 10/27/13 21 H2SO4 98.3% SO3 H2SO4 Hình 4.21 Tháp hấp thụ SO3 10/27/13 22 VII Bài tập về nhà 1.Trình... Người ta cho hỗn hợp khí đi qua các tháp rửa, khí đi từ dưới đáy tháp đi lên, trên đỉnh tháp tưới dung dịch axít H2SO4 xuống Nhiệt độ của hỗn hợp khí giảm, các ôxít ở trạng thái hơi bị đóng rắn và rơi xuống đáy tháp Nếu không tách asen, sêlen ôxít thì xúc tác ôxi hóa SO2 sẽ bị ngộ độc - Tách mù H2SO4: Trong quá trình rửa khí có tạo ra các hạt axít rất nhỏ ở dạng như sương mù chuyển động theo dòng khí Người