công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
TRANSCRIPT
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 1/227
9/2/2014 Chương 1 1
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
NỘI DUNG:
1. Khái niệm về công nghệ hóa học
2. Xu thế phát triển của công nghiệp hóa học
3. Nguyên liệu cho công nghiệp hóa học
4. Nguyên lý chung về thiết bị
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 2/227
9/2/2014 Chương 1 2
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
1.Khái niệm về công nghệ hóa học“Công nghệ là một khoa học về phương thức và cácquá trình sản xuất các sản phẩm công nghiệp từ
những nguyên liệu thô.”2. Xu thế phát triển của công nghiệp hóa học
Tăng kích thước thiết bị
Tăng cường độ hoạt động của thiết bị
Cơ giới hóa và tự động hóa
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 3/227
9/2/2014 Chương 1 3
Thay các quá trình gián đoạn bằng các quá trìnhliên tục tiên tiến
Tận dụng nhiệt phản ứng
Phát triển các quá trình sản xuất không thải
3. Nguyên liệu cho công nghiệp hóa học
• Vai trò của nguyên liệu đối với quy trình công nghệ, chất lượng và giá thành sản phẩm.
• Các nguồn nguyên liệu: tự nhiên; bã thải công nghiệp; bán sản phẩm của các nhà máy hóa chất.
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 4/227
9/2/2014 Chương 1 4
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
• Các quá trình làm giàu nguyên liệu: sàng; tuyểntrọng lực, tuyển nổi, tuyển từ …
SàngĐập
Nghiền
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 5/227
9/2/2014 Chương 1 5
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
Tuyển trọng lực ướt
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 6/227
9/2/2014 Chương 1 6
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
Tuyển nổi Tuyển từ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 7/227
9/2/2014 Chương 1 7
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
4. Nguyên lý chung về thiết bị
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 8/227
9/2/2014 Chương 1 8
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 9/227
9/2/2014 Chương 1 9
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 10/227
9/2/2014 Chương 1 10
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
TIỂU LUẬN1. Sản xuất khí công nghiệp: H2, O2, N2.
2. Sản xuất H2SO4 từ S
3. Sản xuất H2SO4 từ quặng pyrit
4. Tổng hợp NH3
5. Sản xuất axit HNO3
6. Sản xuất H3PO4 bằng phương pháp nhiệt
7. Sản xuất H3PO4 bằng phương pháp trích ly
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 11/227
9/2/2014 Chương 1 11
CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN
8. Sản xuất soda9. Sản xuất NaOH – Cl2 và HCl
10. Sản xuất Al(OH)3
11. Sản xuất đồng
12. Sản xuất KClO3, KClO4 và KMnO4
13. Sản xuất than hoạt tính
14. Sản xuất phèn nhôm và PAC.
Các vấn đề về nguyên liệu, cơ sở hóa lý của quá trình sx, cácquy trình công nghệ sx, ứng dụng và xu thế phát triển.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 12/227
9/2/2014 Chương 2 12
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
NỘI DUNG:1. Những khái niệm chung về axit sunfuric và
ứng dụng
2. Nguyên liệu sản xuất axit sunfuric
3. Quá trình công nghệ sản xuất axit sunfuric
3.1 Các quá trình tạo khí SO2
3.2 Làm sạch các tạp chất khỏi khí lò3.3 Quá trình oxi hóa SO2 thành SO3
3.4 Quá trình hấp thu SO3
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 13/227
9/2/2014 Chương 2 13
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
1. Những khái niệm chung về axit sunfuric vàứng dụng
1.1. Khái niệm chung
- Nồng độ axit 98% H2SO4 hoặc80% SO3.
- Nồng độ oleum 20% SO3 tự dohoặc 85,3% SO3 tổng.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 14/227
9/2/2014 Chương 2 14
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
1.2.1. Nhiệt độ kết tinh của axit sunfuric
SA61/2 - H2SO4.6,5H2O
SA4 -H2SO4.4H2O
SA3 -H2SO4.3H2O
SA2 -H2SO4.2H2O
SA1 -H2SO4.H2O(84,5%H2SO4; 8,480C)
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 15/227
9/2/2014 Chương 2 15
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
1.2.2. Nhiệt độ sôi và áp suất hơi 336,50C98,3%H2SO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 16/227
9/2/2014 Chương 2 16
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
1.2. Ứng dụng: Khoảng 180 triệu tấn H2SO4 được sảnxuất(sử dụng)/năm. Bảng sau cho biết tỷ lệ % sử dụng axitH2SO4 trên thế giới năm 2003 (theo Kitto, 2004).
Sử dụng % tổng tiêu thụ
Sản xuất axit photphoric 48Sản xuất phân super photphat đơn 8Sản xuất phân amoni sunfat 7Xúc tác làm sạch dầu khí 5Chiết quặng đồng 4
Sản xuất chất màu Titan dioxit 3Sản xuất giấy, bột giấy 2Xúc tác metyl metacrylat 2Chiết quặng tuyển niken 1Khác 20
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 17/227
9/2/2014 Chương 2 17
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
2. Nguyên liệu sản xuất axit sunfuric2.1. Lưu huỳnh
S
S
⇋
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 18/227
9/2/2014 Chương 2 18
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Khai thác lưu huỳnh Compressed air under a pressure of 20-25 atmosphere
Super heatedwater at 1700C
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 19/227
9/2/2014 Chương 2 19
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 20/227
9/2/2014 Chương 2 20
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Haømlöôïng (%)
Thieân nhieân Laáy töø khí
S
Tro
Arsen
Ñoä aåm
Loaïi 1 Loaïi 2 Loaïi 3 Loaïi 1 Loaïi 2
99,9
0,05
0,0005
0.2
99,5
0,2
0,0005
0,5
98,6
0,5
0,003
0,5
99,8
0,1
0,01
0,2
99,8
0,5
0,05
0,55
Các loại lưu huỳnh dùng để sản xuất axit sunfuric
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 21/227
9/2/2014 Chương 2 21
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
2.2. Quặng pyrit (FeS2)2.2.1. Pyrit thường
FeS2 – 53,44%S; 46,56%Fe
Quặng pyrit: 30-52%S
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 22/227
9/2/2014 Chương 2 22
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
2.2.2. Pyrit tuyển nổiQuặng pyrit> 1%Cu Nghiền Tuyển nổi chính
Tinh quặng đồng15-20%CuPyrit tuyển nổi32-40% S
Tuyển tinh
Pyrit tuyển nổi45-50% S
d ≈ 0,1mmw = 12-15%
Sản xuất đồng
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 23/227
9/2/2014 Chương 2 23
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
2.2.3. Pyrit lẫn thanThan đá lẫn pyrit
3-5% S Phân loại Than đá
Pyrit lẫn than33-42% S12-18% C
Nghiền, rửa
Pyrit lẫn than3-6% C
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 24/227
9/2/2014 Chương 2 24
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
2.3. Các loại nguyên liệu khác2.3.1. Khí lò hơi, lò luyện kim
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng NH31-Tháp rửa khí; 2,4-Thiết bị làm nguội; 3-Tháp hấp thu nhiều tầng; 5-Tháphoàn nguyên; 6-Tháp bốc hơi; 7-Thùng kết tinh; 8-Ly tâm; 9-Nồi chưng áp
300C270C
500C
140 0C
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 25/227
9/2/2014 Chương 2 25
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
2.3.2. Thạch cao
1-cấp liệu; 2-lò nung; 3-tháp rửa khí; 4-nghiền búa; 5,6-sấy; 7-silo chứa; 8-cấp liệu; 9-băng tải; 10-nghiền bi; 11-trộn; 12-máy vê viên; 13-lò nung; 14-làm nguội; 15-cyclon khô; 16-lọc điện khô; 17-làm nguội; 18-nghiền ximăng; 19-tháp rửa khí; 20-lọc điện ướt; 21-tháp sấy; 22-làm nguội axit; 23,24-trao đổi nhiệt; 25-chuyển hoá; 26-tháp hấp thu; 27-tách mù axit; 28-làm nguội axit
14000C
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
A Q O CO CO
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 26/227
9/2/2014 Chương 2 26
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
2.3.3. Tái chế axit thải(1) Phun axit bẩn vào lò đốt (khoảng 1300 K ). Axit bị phân
hủy thành SO2, O2 và H2O(k).
(2) Làm sạch và làm khô khí lò(3) Oxi hóa khí SO2 trong khí lò thành SO3 bằng xúc tác
oxi hóa
(4) Hấp thu khí SO3 bằng axit H2SO4(98,3%)
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 27/227
9/2/2014 Chương 2 27
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3. Quá trình công nghệ sản xuất axit sunfuric
CHUẨN BỊNGUYÊN LIỆU
SẢN XUẤT KHÍSO2
TINH CHẾ KHÍSO
2
OXY HÓA
SO2 → SO3
HẤP THỤ KHÍ
SO3
HOÀN THÀNH
SẢN PHẨM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 28/227
9/2/2014 Chương 2 28
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Quy trình sản xuất H2SO4 tại nhà máy hóa chất Tân Bình
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 29/227
9/2/2014 Chương 2 29
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.1. Các quá trình tạo khí SO2
3.1.1. Tạo SO2 từ lưu huỳnh
Thiết bị làmlỏng dầu Nồi hơi Cột trao
đổi ion
Lò đốt lưu
huỳnh
Bể hóa lỏngS
Hơi nước
xử lý
Nước đã Nước sinh hoạt
SO2
S rắn
Hơi nước
Không khí khô
SO2
S lỏng
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 30/227
9/2/2014 Chương 2 30
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
- Beå naáu chaûy löu huyønh
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 31/227
9/2/2014 Chương 2 31
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
- Loø ñoát löu huyønh nằm ngang
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 32/227
9/2/2014 Chương 2 32
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.1.2. Tạo SO2 từ quặng pyritCó thể đốt quặng bằng lò cơ khí, lò đốt phun hay làđốt tầng sôi.
Phản ứng tổng quát của quá trình cháy:4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 + 3415,7 Kj
Hoặc
3FeS2 + 8O2 = Fe3O4 + 6SO2 + 2438,2 Kj
Sản phẩm của quá trình cháy: khí lò, xỉ lò
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 33/227
9/2/2014 Chương 2 33
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Lò cơ khí:1-Trục lò; 2-bộ phận nạp quặng vào lò;3-bunke quặng; 4-vỏ lò; 5-đòn cào; 6-răng cào; 7-cửa thao tác; 8-bánh rănglớn; 9-trụ đỡ; 10-bánh răng nhỏ; 11-
trục truyền động; 12-hộp giảm tốc; 13-cửa tháo xỉ
Ưu điểm: bụi trong khí lò thấp.
Nhược điểm: năng suất thấp,không tận dụng được nhiệt cháy,hàm lượng S trong xỉ cao, cồngkềnh, khó xử lý sự cố.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWWDAYKEMQUYNHONUCOZ COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 34/227
9/2/2014 Chương 2 34
Lò phun:1-Vỏ lò hình trụ 2-Lớp lót chịu nhiệt
3-Phễu xỉ
4-Vòi phu không khí + quặng
5-Giàn ống nước làm mát
Ưu điểm: năng suất cao, dễ tựđộng hóa, dễ khắc phục sự cố.
Nhược điểm: khí lò có nồng độ bụi cao, nồng độ SO2 dễ bị thayđổi.
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 35/227
9/2/2014 Chương 2 35
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Lò tầng sôi:1-Giá đỡ
2-Ống phân phối khí
3-Giàn ống đục lỗ
4-Bunke xỉ5,7-Giàn ống nước làm nguội
6-Bảng phân phối khí
8-Vòi phun nhiên liệu
9-Cửa nạp liệu10-Ống không khí bổ sung
Ưu điểm: năng suất cao, dễ cơ khí hóa vàtự động hóa, hàm lượng S trong xỉ nhỏ.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 36/227
9/2/2014 Chương 2 36
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Nhược điểm: lượng bụi trong khí lò lớn, nồi hơi cồng kềnh
3-Lò tầng sôi 5-Nồi hơi 6-Cyclon 7-Lọc điện khô
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 37/227
9/2/2014 Chương 2 37
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.2. Làm sạch các tạp chất khỏi khí lò
Sơ đồ sản xuất axit sunfuric từ quặng pyrit theo pp tiếp xúc1,12.Quạt khí; 2.Lò đốt quặng; 3.nồi hơi; 4.Cyclon; 5.Lọc điện khô; 6.Tháp rửa I; 7.Tháp rửaII; 8.Lọc điện ướt; 9.Tháp tăng ẩm; 10.Tháp sấy; 11.Tách giọt axit; 13.Truyền nhiệt; 14.Tháptiếp xúc; 15.Làm nguội SO3; 16.Tháp hấp thụ oleum; 17.Tháp hấp thụ monohydrat; 18.Giànlàm nguội axit; 19.Giàn làm nguội oleum; 20.Thùng chứa axit
QU N ONUCO CO
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 38/227
9/2/2014 Chương 2 38
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.2.1. Tách bụi bằng phương pháp cơ học
1-Tấm phân phối khí
2-Lưới
3-Lớp vật liệu hạt
4-Cửa nạp và tháo liệu
Nồi hơiTách 15-20% bụi
Lọc bụi bằng vật liệu hạtThay thế vật liệu hạt nhanh
Q
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 39/227
9/2/2014 Chương 2 39
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Cyclon tách bụi
Tách trên 90% bụi
Ống dẫnkhí vào
Ống dẫn khí ra
Q
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 40/227
9/2/2014 Chương 2 40
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.2.2. Tách bụi bằng phương pháp lọc điện khô
Thiết bị lọc điện khôTách 99-99,9% bụi, làm việc được ở nhiệt độ cao và ăn mòn hóa học
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 41/227
9/2/2014 Chương 2 41
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.2.3. Làm sạch khí lò bằng tháp rửa
Tháp rửa I
1.Vỏ tháp 2.Vòi phun axit 1 chiều
4.Hộp dẫn axit ra 3.Vòi phun axit 2 chiều
5.Máng tháo bùn 6.Hộp dẫn khí vào
7.Lớp lót
Nhiệm vụ:
Làm nguội khí từ 350-400 xuống 80-900C
Tách hầu hết bụi còn lại sau lọc điện khô
Tách 1 phần As2O3 và SeO2
Hấp thụ 1 phần mù axit
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 42/227
9/2/2014 Chương 2 42
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Tháp rửa II
1.Vỏ tháp 2.Lớp lót
3.Đệm 4.Vòi phun axit
5.Lưới đỡ đệm 6.Cột đỡ đệm
7.Thùng chứa axit 8.Giàn làm nguội axit
Nhiệm vụ:
• Làm nguội khí từ 80-90xuống 30-400C
• Hấp thụ 1 phần mù axit
• Tách 1 phần As2O3 và SeO2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 43/227
9/2/2014 Chương 2 43
3.2.4. Tháp tăng ẩm và lọc điện ướt
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Nhiệm vụ tháp tăng ẩm:
• Tăng kích thước hạt mù axit
• Giảm nhiệt độ xuống thêm 3-50C
Nếu quặng chứa nhiều hợp chất flo (HF, SiF 4 ) thì dùng kiểu tháp rửa I, ngược lại dùng tháp rửa II.
Lọc điện ướt
• Tách mù axit
• Tách hết asen,selen
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 44/227
9/2/2014 Chương 2 44
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.2.5. Tháp sấy
Sứ hình yên ngựa (ceramic saddles)
Droplet removal pad
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 45/227
9/2/2014 Chương 2 45
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.3. Quá trình oxi hóa SO2 thành SO3
3.3.1. Cơ sở hóa lý của quá trình oxi hóa
3.3.1.1. Cân bằng phản ứng
SO2 + 1/2O2⇌ SO3 +Q 3
2 2
0,5.
SO
p
SO O
P K P P
2
ln p p
p
p
d K Q
dT RT dQ
C dT
0
2
0 0
lnT T
p
p p
Q dT K C dT i
RT RT
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 46/227
9/2/2014 Chương 2 46
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Phương trình thực nghiệm (trong khoảng 400-7000
C có sai số nhỏ hơn 1%)Q p = 101420 – 9,26T J/mol
lnK p = 4905,5/T - 4,6455
3.3.1.2. Mức chuyển hóa3
3 2
SO
SO SO
P x
P P
; 3
3 2
SO
cb
SO SO
P x
P P
Caân baèng
Hình: Ảnh hưởng t 0 đến K cb
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 47/227
9/2/2014 Chương 2 47
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
100 0,5 .
( 0,5 . )
p
cb
cb p
cb
K x
a x K
P b a x
a, b: % thể tích SO2, O2
P: áp suất tổng
3.3.1.3. Tốc độ phản ứng * *
2 2. . k = z.e .
S E
m n R RT SO O
v k P P e
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 48/227
9/2/2014 Chương 2 48
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.3.1.4. Xúc tác oxi hóa SO2 thành SO3
E
Tiến trình PƯ
E* = 209,5Kj/mol
∆H0 = - 98,89Kj/mol SO3
SO2+O2
1. Pt (EPt = 71,2 kJ/mol)
2. V2O5 (EV2O5 = 96,5 kJ/mol) 3. Cr 2O3
4. Fe2O3 (EFe2O3 = 159,2 kJ/mol) 5. CuO
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 49/227
9/2/2014 Chương 2 49
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Xúc tác vanadiThành phần xúc tác (% khối lượng):
4-9% V2O5
15-20% K 2SO4/K 2S2O7
2-5% Na2SO4/Na2S2O7
5-15% Cs2SO4/Cs2S2O7
55-70% SiO2 (silicagen) Nhiệt độ làm việc: 410 – 6300C
Dạng viên trụ
Dạng vòng
Dạng gờ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 50/227
9/2/2014 Chương 2 50
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Cơ chế phản ứng trên xúc tác(VO)2O(SO4)4
4- + O2 → (VO)2O(SO4)4O24-
(VO)2O(SO4)4O24- + SO2 → (VO)2O(SO4)4O4- + SO3
(VO)2O(SO4)4O4- + SO2 → (VO)2O(SO4)4SO34-
(VO)2O(SO4)4SO34- → (VO)2O(SO4)4
4- + SO3
Chaát ñoäc ñoái vôùi xuùc taùc vanadi:Asen; Hôïp chaát cuûa flo (SiF4, HF …); Hôi nöôùc; Muø axit;Buïi, caùc chaát coù khaû naêng khöû V2O5 (CO, H2S, NH3 …)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 51/227
9/2/2014 Chương 2 51
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.3.1.5. Nhiệt độ thích hợp (Tth)Tth là nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ứng đạt cực đạiứng với mức chuyển hóa nhất định.
dT
d dx )(
= 0 (1)x = const
2
21
.))1(
(1.2,01
1.
21
2. 2
axb
ax
x K
x
x
x
ax
axb
a
kP
d
dx
cb
Phương trình động học trên cơ sở xúc tác vanadi:(2)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 52/227
9/2/2014 Chương 2 52
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
(1) và (2) ➩ 4905,5
lg 4,9730,5
(1 ).100 0,5
thT
x
b ax x
ax
lg T = 2lgTcb + 5,7921
T = Tcb - Tth
Phương trình thực nghiệm:
Tcb – nhiệt độ ứng với mức chuyển hóa cân bằng
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 53/227
9/2/2014 Chương 2 53
3.3.2. Thiết bị oxi hóa SO2
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 54/227
9/2/2014 Chương 2 54
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 55/227
9/2/2014 Chương 2 55
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 56/227
9/2/2014 Chương 2 56
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.4. Quá trình hấp thu SO3
3.4.1. Cơ sở hóa lý của quá trình hấp thu
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 57/227
9/2/2014 Chương 2 57
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
3.4.2. Ảnh hưởng của t0
và C% axit tưới
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 58/227
9/2/2014 Chương 2 58
Đỉnh tháp hấp thu
Thiết bị hấp thu
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 59/227
9/2/2014 Chương 2 59
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Thiết bị hấp thu làm nguội
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 60/227
9/2/2014 Chương 2 60
CHƯƠNG II: SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Hệ thống làm nguội kiểu giàn tưới
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 61/227
9/2/2014 Chương 3 61
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
NỘI DUNG:1. Kỹ thuật tổng hợp NH3
1.1. Tính chất và ứng dụng của NH3
1.2. Chế tạo khí nguyên liệu
1.3. Tinh chế khí nguyên liệu
1.4. Tổng hợp NH3
2. Sản xuất axit nitric
2.1. Tính chất và ứng dụng của HNO3
2.2. Sản xuất HNO3 loãng
2.3. Sản xuất HNO3 đặc (Tự đọc)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 62/227
9/2/2014 Chương 3 62
1. Kỹ thuật tổng hợp NH3
1.1. Tính chất và ứng dụng của NH3
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Các tính chất vật lý của NH3 Giá trị Nhiệt độ sôi -33,350C ở 760 mmHg
Nhiệt đông đặc -77,70C Nhiệt độ phân hủy 450-5000C Nhiệt dung riêng, J/kg K 2097,2 (0°C); 2226,2 (100°C); 2105,6 (200°C)
Độ tan trong nước (% khốilượng)
42,8 (0°C); 33,1 (20°C); 31,8 (25°C); 23,4(400C); 14,1 (600C)
Giới hạn bắt lửa trong khôngkhí (% thể tích)
Giới hạn cháy nổ dưới: 15Giới hạn cháy nổ trên: 28
Tỷ trọng dd NH3 (% KL NH3)ở 150C
0,970 (8%); 0,947 (16%); 0,889 (32%);0,832 (50%); 0,733 (75%); 0,618 (100%)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 63/227
9/2/2014 Chương 3 63
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Công nghiệp Sử dụngPhân bón (80%) Sản xuất: (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4 NO3, (NH2)2CO ...
Hóa chất Tổng hợp: HNO3, NaHCO3, Na2CO3, HCN, N2H4
Chất nổ NH4 NO3
Sợi và nhựa nylon, -[(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-CO]-, dùng để trung hòa H2SO4 nhằm
duy trì pH7; và các polyamit khácKhác Chất làm lạnh cho gia đình và công nghiệp, xử lý khí thải SOx, NOx.
Dược phẩm Sản xuất thuốc sulfonamit
Bột giấy NH4HSO3
Làm sạch Làm sạch thủy tinh, sứ, thép không gỉ ở nồng độ dung dịch 5-10%
Ứng dụng:
Worldwide Uses of Ammonia in 2003(Reproduced by Permission of Fertecon)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 64/227
9/2/2014 Chương 3 64
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Sơ đồ quá trình tổng hợp NH3
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 65/227
9/2/2014 Chương 3 65
1.2. Chế tạo khí nguyên liệu
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Khí nguyên liệu của quá trình tổng hợp NH3 là N2 vàH2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 66/227
9/2/2014 Chương 3 66
1.2.1. Chế tạo nitơ 1.2.1.1. Phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Các khí Mnguyên tử Thành phần,% thể tích
T0nóng chảy,
0CT0
tới hạn, 0C T0sôi
Nitơ 14,0067 78,09 -210,0 -147,1 -195,8
Oxy 15,999 20,95 -218,7 -119,8 -183,0
Argon 39,94 0,932 -189,4 -122,4 -185,9
Cacbonic 44,010 0,033 - 31,0 -78,5
Neon 20,170 0,018 -248,6 -228,7 -246,1
Heli 4,0026 0,00052 -272,1 -267,9 -268,9
Krypton 83,80 0,00010 -156,6 -63,8 -152,9
Hydro 1,0079 0,00005 -262,8 -239,9 -252,8
Xenon 131,30 0,000008 -111,5 -16,6 -107,1
Thành phần trung bình và một số thông số kỹ thuật của các khí chủ yếu trong không khí
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 67/227
9/2/2014 Chương 3 67
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1. Bộ phận trao đổi nhiệt
2. Đaùy thaùp chưng caát döôùi
3. Thaùp chöng caát döôùi(0,7MPa)
4. Thaùp tinh caát treân(0,14MPa)
5. Ñaùy thaùp tinh caát treân
A. Vuøng giaøu oxi
B. Vuøng tích tuï nitô
C. Vuøng tích tuï oxi
D. Vuøng coù noàng ñoä oxi nhövuøng A
V1, V2, V3 Van tieát löu
1
35 – 60 atm
7 atm
1,4 atm
98%N2
99,8% N2
98% O2
50-60% O2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 68/227
9/2/2014 Chương 3 68
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.2.1.2. Phương pháp khí hóa than khô bằng không khí
Bieán thieân thaønh phaàn khí theo chieàu daøy lôùp than
Không khí
Vùng phản ứng hóa học từ 9000C đến1200-13000C. Xảy ra các phản ứng:
C + O2 + 3,76N2 CO2 + 3,76N2
2C + O2 + 3,76N2 2CO + 3,76N2
C + CO2 + 3,76N2 2CO + 3,76N2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 69/227
9/2/2014 Chương 3 69
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.2.2. Chế tạo hydro bằng phương pháp điện phânnước
Trên catot:Trong môi trường axit:2H3O+ + 2e H2 + 2H2O
Trong môi trường kiềm:
2H2O + 2 e H2 + 2OH-
Trên anot:Trong môi trường axit:2H2O O2 + 4H+ + 4e
Trong môi trường kiềm:
4OH-
O2 + H2O + 4 e
99,7% H2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 70/227
9/2/2014 Chương 3 70
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Hydro hóa các hợp chất lưu huỳnh:
Nhiệt độ 4000C
Xúc tác: (12-18%MoO3,2-5%CoO)/Al2O3 hoặc MoO3-NiO/Al2O3
1.2.3. Chế tạo khí hỗn hợp1.2.3.1. Phương pháp reforming hơi nước
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 71/227
9/2/2014 Chương 3 71
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Reforming sơ cấp: (nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ H2O/CnH2n+2)
Nhiệt độ 500-6000C
Xúc tác Ni,MgO(NiO,K 2O,CaO)/Al2O3 và NiO,MgO(K 2O,CaO)/Al2O3
Và lớp xúc tác thứ 2: NiO,MgO/Al2O3
CnH2n+2 + H2O ⇌ Cn-1Hn-2 + CO + 3H2 -Q
CH4 + H2O ⇌ C O+3 H2 -Q
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 72/227
9/2/2014 Chương 3 72
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Reforming thứ cấp:
Nhiệt độ 1100-12000CH2 + 1/2O2 → CO2 +Q CH4 + H2O ⇌ C O+3 H2 -QCO + 1/2O2 → CO2 +Q CO + H2O ⇌ H2 + CO2 -QCH4 + 1/2O2 → C O + 2 H2 +Q CH4 + CO2 ⇌ 2CO + 2H2 -Q
Phản ứng hình thành mụi than (phản ứng Boudouard):2CO ⇌ CO2 + C
RKS-2-7H
8%Ni/MgAl2O4
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 73/227
9/2/2014 Chương 3 73
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.2.3.2. Phương pháp khí hóa than ẩm
Sự biến thiên nhiệt độ, thành phần khí theo chiều cao của lò
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 74/227
9/2/2014 Chương 3 74
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Các phản ứng phụ:
C + 2 H2 → CH4; CO + 3H2 → CH4 + H2OS + O2 → SO2
SO2 + 3H2 ↔ H2S + 2H2OSO2 + 2CO ↔ S + 2CO2
2H2S + SO2 → 3S + 2H2OC (R) + 2S ↔ CS2
CO + S ↔ COSCO + H2S ↔ COS + H2
CO2 + H2S ↔ COS + H2O N2 + 3H2 ↔ 2NH3
2N2 + 2H2O + 4CO ↔ 4HCN + 3O2
N2 + xO2 ↔ 2NO x
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 75/227
9/2/2014 Chương 3 75
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Khí Nồng độ (%V)
CO 30-60
H2 25-30
CO2 5-15
H2O 2-30
CH4 0-5
N2 0,5-4
Ar 0,2-1
H2S 0,2-1
COS 0-0,1
HCN + NH3 0-0,3
HCl 50-400 ppmv
Thành phầncủa khí hóa:
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 76/227
9/2/2014 Chương 3 76
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.2.3.3. Phương pháp phân ly khí than cốc
Khí Nồng độ, % thể tích Nhiệt độ sôi ở 1atm Nhiệt độ tới hạn
C3H6 Ít -47,75 92,3C2H6 0,3 – 0,8 -88,7 32C2H4 0,9 – 3 -103,7 9,7CH
420 – 32 -161,58 -82,5
O2 0,3 – 0,8 -182,97 -118,82CO 5 – 8 -191,47 -140,7N2 2 – 8 -195,8 -147,13H2 54 - 63 -152,7 -239,8
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 77/227
9/2/2014 Chương 3 77
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3. Tinh chế khí nguyên liệu
1.3.1. Khử các hợp chất của lưu huỳnh• Phương pháp khô: dùng chất hấp phụ oxit sắt, oxit
kẽm, than hoạt tính, zeolit
• Phương pháp hấp thụ hóa học: dùng các rượu gốcamin, dung dịch NH3 loãng, kiềm hữu cơ …
• Phương pháp hấp thụ vật lý: dùng polyalkylene
glycol dimethyl ete hoặc methanol ở nhiệt độ thấp.• Phương pháp oxi hóa: dùng dung dịch kiềm-acsenic,amoni polythionat, antraquinon disunfonic axit trongdung dịch NH3…
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 78/227
9/2/2014 Chương 3 78
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.1.1. Phương pháp khô
Chất hấp phụ oxit sắt ( Fe2O3.H2O hoặcFe2O3.H2O)
Phản ứng hấp phụ trong môi trường kiềm ( pH8-9):2Fe(OH)3 + 3H2S → F e2S3 + 6H2O 21 kJ/kmol S
Fe2S3 →2 Fe S+ S
Phản ứng tái sinh:2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 6S 201,9 kJ/kmol S
4FeS + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 4S
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 79/227
9/2/2014 Chương 3 79
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Chất hấp phụ than hoạt tính
Oxi bị hấp phụ trên than hoạt tính sẽ oxi hóa cáchợp chất của lưu huỳnh:
H2S + 1/2O2 → S + H2OCOS + 1/2O2 → S + C O2
Tái sinh than hoạt tính:
(NH4)
2S + (n-1)S → (NH
4)
2S
nTái sinh (NH4)2S:
(NH4)2Sn → (NH4)2S + (n-1)S (2atm, 1300C)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Ả Ấ Á Ấ Ủ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 80/227
9/2/2014 Chương 3 80
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Chất hấp phụ oxit kẽm (quá trình reforming)
ZnO + H2S ⇌ ZnS + H2O (1)ZnO + COS ⇌ ZnS + CO2 (2)
2ZnO + CS2 ⇌ 2ZnS + CO2 (3)Hằng số cân bằng của PƯ (1) phụ thuộc vào nhiệt độ:
Nhiệt độ, 0C 200 260 360 420 460
K =PH2O/PH2S 2,081.108 2,395.107 1,268.107 4,491.105 2,185.105
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Ả Ấ Á Ấ Ủ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 81/227
9/2/2014 Chương 3 81
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.1.2. Phương pháp thụ hóa học
Chất hấp thụ dung dịch nước – rượu gốc amin
• Amin bậc 1 (RNH2):Monoethanolamine (MEA) H2 NCH2CH2OH
Diethylene glycolamine (DGA) H2 NCH2CH2OCH2CH2OH
• Amin bậc 2 (R 2 NH):Diethanolamine (DEA) HOCH2CH2 NHCH2CH2OH
Diisopropanolamine (DIPA) HOCH(CH3)CH2 NHCH2CH(CH3)OH
• Amin bậc 3 (R 3 N):Triethanolamine (TEA) HOCH2CH2 N(CH2CH2OH)CH2CH2OH
Methyldiethanolamine (MDEA) HOCH2CH2 N(CH3)CH2CH2OH
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Ả Ấ Á Ấ Ủ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 82/227
9/2/2014 Chương 3 82
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Các phản ứng hấp thụ:
RNH2 + H2S ⇌ RNH2...H…SHRNH2 + CO2 ⇌ RNH2…CO2
R 2 NH + H2S ⇌ R 2 NH…H…SHR 2 NH + CO2 ⇌ R 2 NH…CO2
R 3 N + H2S ⇌ R 3 N…H…SHR 3 N + CO2 ⇌ R 3 N…CO2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Ả Ấ Á Ấ Ủ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 83/227
9/2/2014 Chương 3 83
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Quy trình tách khí axit theo phương pháp hấp thụ hóa học
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Ả Ấ Á Ấ Ủ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 84/227
9/2/2014 Chương 3 84
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.1.3. Phương pháp thụ vật lý
Phương pháp Selexol: Dung môi là hỗn hợp dimethyl etecủa polyethylene glycol: CH3(CH2CH2O)nCH3 (n=3 10)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 85/227
9/2/2014 Chương 3 85
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Phương pháp Rectisol: Dung môi metanol lạnh ở nhiệtđộ khoảng -40 đến -600C.Metanol hấp thụ chọn lọc:H2<N2<CO<CH4<<CO2
<<COS<H2S
0C = (0F-32).5/9
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 86/227
9/2/2014 Chương 3 86
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.2. Chuyển hóa CO
1.3.2.1. Cơ sở hóa lý của quá trình chuyển hóaCO + H2Oh ⇌ CO2 + H2 ∆H0 = -41,16 kJ/mol
K p = exp(-4,3701 + 4604/T) ở 2500C
K p
= exp(-4,2939 + 4546/T) ở 4400C
K p = exp(-3,670 + 3971/T) ở 750 – 10500C
2 2
2
..
H CO p
H O CO
P P K P P
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ K p theo nhiệt độ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 87/227
9/2/2014 Chương 3 87
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.2.2. Xúc tác của quá trình chuyển hóa
• Xúc tác làm việc ở nhiệt độ cao (350-5500C):Fe2O3 (80-90%), Cr 2O3 (8-13%), MgO hoặc CuO (1-2%)
• Xúc tác làm việc ở nhiệt độ thấp (170-2500C):CuO (15-20%), ZnO (25-35%), Cr 2O3 (40-50%)
• Xúc tác làm việc ở khoảng nhiệt độ rộng (180-4750C):
CoO (4,7%), MoO3 (9,8%) /Al2O3
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 88/227
9/2/2014 Chương 3 88
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Đồ thị biểu độ chuyển hóa cân bằng và độchuyển hóa làm việc của CO theo nhiệt độ
Sơ đồ quá trình chuyển hóa CO
H i ệ u s u
ấ t c
h u y
ể n h ó a C O
0 , 2
0 , 4
0 , 6
0 , 8
1 , 0
10-13%V CO20-40 atm
70-75%
2-3%V CO10-30 atm
92-98% CO<0,25%V
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 89/227
9/2/2014 Chương 3 89
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.3. Khử CO2• Phương pháp hấp thụ hóa học:
Phương pháp MEA: dung môimonoethanolamin
Phương pháp aMDEA (BASF): dung môiMethyldiethanolamine và chất phụ gia
Phương pháp Benfield: dung dịch K 2CO3 nóng
• Phương pháp hấp thụ vật lý: Phương pháp Selexol
Phương pháp Rectisol
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 90/227
9/2/2014 Chương 3 90
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.3.1. Phương pháp MEA Nồng độ MEA trong nước: 17 – 20%Áp suất: 20 – 30atm
Nhiệt độ 35 – 500C
Nồng độ CO2 đầu vào: 20 – 24%Phản ứng hấp thụ hóa học:
CO2 + 2RNH2 + H2O ⇌ (RNH3)2CO3
CO2 + (RNH3)2CO3 + H2O ⇌ 2RNH3HCO3
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 91/227
9/2/2014 Chương 3 91
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Sơ đồ quy trình MEA
Feed gas
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 92/227
9/2/2014 Chương 3 92
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.3.2. Phương pháp aMDEA Nồng độ MDEA trong nước: 40%
Chất phụ gia đietylenđiamin (piperazine): 3 – 5%
Nhiệt độ: 50 – 750C
Áp suất: 20 – 30atm Phản ứng hấp thụ hóa hoc:
(HOCH2CH2)2 NCH3 + CO2 + H2O ⇌
[(HOCH2CH2)2 NHCH3]2CO3
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 93/227
9/2/2014 Chương 3 93
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Sơ đồ quy trình aMDEA
2
1
5
37
8
10
6
9
4
1- thiết bị hấp thụ
2- mâm chóp (bubblecap tray)
3- tuabin thủy lực4- bơm
5- bình tách cao áp
6- bình tách thấp áp
7- trao đổi nhiệt
8- tháp giải hấp9- thiết bị làm lạnh
10- thiết bị phân ly
500C
730C
820C
720C 450C
900C
CO2 < 500 ppm
20%CO2
5%CO2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 94/227
9/2/2014 Chương 3 94
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Một số hình ảnh về mâm chóp (bubble cap tray)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 95/227
9/2/2014 Chương 3 95
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.3.3. Phương pháp Benfield Dung dịch K 2CO3: 2 0 – 3 0 % Chất phụ gia DEA: 1 – 2%
Chất chống ăn mòn: V2O5
Nhiệt độ: 70 – 1000C Áp suất: 20 – 30atm
Phản ứng hấp thụ hóa học:
R 2 NH + CO2 ⇌ R 2 NCOOHR 2 NCOOH + K 2CO3 + H2O ⇌ 2KHCO3 + R 2 NH
K 2CO3 + CO2 + H2O ⇌ 2KHCO3
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 96/227
9/2/2014 Chương 3 96
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Sơ đồ quy trình Benfield
20-30 atm
70-1000C
0,4 atm700C
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 97/227
9/2/2014 Chương 3 97
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.4. Tinh chế khí
• Phương pháp hấp thụ: Hấp thụ vật lý: dùng nitơ lỏng
Hấp thụ hóa học: dùng dung dịch phức đồng I
• Phương pháp nhiệt: Quá trình metan hóa
• Các phương pháp khác:
Phương pháp Selectoxo: dùng xúc tác chọnlọc - 0,5%Pt/-Al, 40 – 1350C
Phương pháp methanol hóa: CO → CH3OH
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 98/227
9/2/2014 Chương 3 98
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.4.1. Hấp thụ CO bằng nitơ lỏng
1. Tháp bay hơi nitơ lỏng2. Tháp rửa CO
Khí Nồng độ,% thể tích
Nhiệt độsôi ở 1atm
Nhiệt độtới hạn
C3H6 Ít -47,75 92,3
C2H6 0,3 – 0,8 -88,7 32C2H4 0,9 – 3 -103,7 9,7CH4 20 – 32 -161,58 -82,5O2 0,3 – 0,8 -182,97 -118,82CO 5 – 8 -191,47 -140,7
2 2 – 8 -195,8 -147,13H2 54 - 63 -152,7 -239,8
Thành phần khí than cốc
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 99/227
9/2/2014 Chương 3 99
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.4.2. Hấp thụ CO bằng dung dịch phức đồng I
Phản ứng hấp thụ:
[Cu(NH3)2]+ + NH3 + COL ⇌ [Cu(NH3)3CO]+ +Q
Phản ứng phụ:
2[Cu(NH3)2]+ ⇌ [Cu(NH3)4]
2+ + Cu +Q
2NH3 + CO2 + H2O=(NH4)2CO3
100-120atm5-200C
50-800
C
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 100/227
9/2/2014 Chương 3 100
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Thành phần của dung dịch phức đồng I acetat: Cu+ = 2 – 2,1 M; Cu2+ = 0,3 – 0,35 M
R = C u+/Cu2+ = 5 – 7
[NH3 tổng] /(2.[CO32-]+ [CH3COO-]) = 1,6 – 1,8 NH3 tổng (NH3 ở các dạng tự do + dạng phức +
dạng cố định NH4+) = 9,0-18 M
CO2 tổng < 2,2 M
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 101/227
9/2/2014 Chương 3 101
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Khí cấpKhí sau xử lý
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 102/227
9/2/2014 Chương 3 102
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.3.4.3. Quá trình metan hóa Phản ứng metan hóa:
CO + 3H2 ⇌ CH4 + H2O ∆H0 = -206 kJ/molCO2 + 4H2 ⇌ CH4 + 2H2O ∆H0 = -165 kJ/mol
Nhiệt độ: 250 – 3200C Xúc tác:
25-30%Ni, 1-5%NiO / 60-70%Al2O3
Nồng độ CO + CO2 sau mentanhóa < 10ppmV
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 103/227
9/2/2014 Chương 3 103
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
1.4. Tổng hợp NH3
Phản ứng tổng hợp:
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 ∆H0 = -92,44 kJ/mol
Nhiệt độ: 350 – 5500CÁp suất: áp suất thấp (150 – 250atm); áp suất trung
bình (250 – 350atm); áp suất cao (450 – 1000atm)
Xúc tác: -Fe.K 2O.Al2O3
Hiệu suất: 20 – 30%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 104/227
9/2/2014 Chương 3 104
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
a. chuyển hóa; b. làm lạnh,ngưng tụ; c. ngưng tụ t0
môi trường
d. nén khí nguyên liệu;e. nén khí tuần hoàn
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 105/227
9/2/2014 Chương 3 105
C ƯƠ G S U C C Ợ C CỦ Ơ
1.4.1. Cân bằng phản ứng
0,5N2 + 1,5H2 ⇌ NH3
3
2 2
1 3
2 2.
NH
f
N H
f K
f f
( ) f
p
3 3 3
2 2 2 2 2 2
* *
1 3 1 3 1 3* * * *
2 2 2 2 2 2
1. .
. . .
NH NH NH y
f
N H N H N H
P Y K K
P P P P Y Y
P *i: áp suất riêng phần cấu tử i ở trạng thái cân bằng
Y *i: nồng độ phần mol cấu tử i ở trạng thái cân bằng
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 106/227
9/2/2014 Chương 3 106
Ợ
2
2
2
2
*
0
* 0
0
*
0
3(1 )
1 2
1 1(1 )
1 2
a a
aa
H
H a a
N
N a a
n n
Y n n n
n r Y Y Y
n r
nY Y Y
n r
2
2
2 2
0
0
H
N
H N
nr
n
n n n
Vôùi :
*
33 12
* *0 0 02 22
0 0
3 1[1 . ] [1 . ]
(1 ) 2 2
a f
a a
Y K
r r r P Y Y
r r
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 107/227
9/2/2014 Chương 3 107
Ợ
1.4.2. Tốc độ phản ứng
Phương trình động học Temkin:
32
2
3 2
23
1 22 3
NH H
N
NH H
p pr k p k
p p
32
2
3
2
3
2
1 2 3
2
NH H
N
NH
H
p pr k p k
p
p
Với xúc tác sắt:
= 0,5 và = 0,5
1
0
1 1 . E
RT k k e
2
0
2 2 . E
RT k k e
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 108/227
9/2/2014 Chương 3 108
Ợ
1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng
1.4.3.1. Ảnh hưởng của áp suất
2 2
2
1,5
1,5
1 2 0,5 1,5
..
H N a
a H
y y yr k P k
y P y
32
2
3
2
1,5
1 2 3
2
NH H
N
NH H
p pr k p k
p p
;
Với Pi = P.yi
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 109/227
9/2/2014Chương 3 109
Ợ
1.4.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 110/227
9/2/2014 Chương 3 110
Ợ
1.4.3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2/N2 (r0)*
33 12
* *0 0 02 22
0 0
3 1[1 . ] [1 . ]
(1 ) 2 2
a f
a a
Y K
r r r P Y Y
r r
Y *a max khi r 0 = 3
*
(
* 2
(
0,325. .(1 )
a
p
a
Y K P
Y
max)
max)
Khi ñoù :
2 2
2
1,5
1,5
1 2 0,5 1,5
.. H N a
a H
y y yr k P k y P y
0
0
302
r
r
khi r
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 111/227
9/2/2014 Chương 3 111
• Ảnh hưởng đồng thời của r 0 và nhiệt độ đến tốc độ phản ứng
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 112/227
9/2/2014 Chương 3 112
1.4.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng khác
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 113/227
9/2/2014 Chương 3 113
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 114/227
9/2/2014 Chương 3 114
1.4.3.5. Xúc tác: Fe3O4.Al2O3.K 2O.CaO.MgO
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 115/227
9/2/2014 Chương 3 115
• Ảnh hưởng của Fe2+/Fe3+ đến hoạt tính của xúc tác:
• Hoàn nguyên xúc tác trước khi sử dụng:Fe3O4 + 4H2 3(-Fe) + 4H2O ∆H = 149,9 kJ/mol5700C
• Đầu độc xúc tác:
-Các hợp chất của S, As, P, Clo gây đầu độc vĩnh cửu-Các hợp chất của oxi (O2, H2O, NO, CO, CO2) gâyđầu độc tạm thời
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 116/227
9/2/2014 Chương 3 116
1.4.3.6. Dây chuyền công nghệ tổng hợp NH3
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 117/227
9/2/2014 Chương 3 117
Tháp tổng hợp trên xúc tác sắt, 5 đoạnnhiệt, thiết bị làm lạnh trung gian
Thiết bị làm lạnh kèm bộ phận phân ly NH3
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 118/227
9/2/2014 Chương 3 118
2. Sản xuất axit nitric
2.1. Tính chất và ứng dụng của HNO3
HNO3 HNO3.H2O HNO3.3H2O
% khối lượng HNO3 100 77,77 53,83
Nhiệt độ đông đặc, 0C -41,59 -37,62 -18,47
∆H0298, kJ/mol -173,35 -472,07 -888,45
S298, kJ/mol.K 155,71 217,00 347,17
∆G0298, kJ/mol -79,97 -329,29 -810,99 Nhiệt nóng chảy, kJ/mol 10.48 17,52 29,12
Nhiệt hóa hơi ở 200C, kJ/mol 39,48
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 119/227
9/2/2014 Chương 3 119
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 120/227
9/2/2014 Chương 3 120
2.2. Sản xuất HNO3 loãng
• Có 3 bước cơ bản trong quá trìnhsản xuất
• Các phương pháp sản xuất:
- Phương pháp áp suất đơn: áp suấtthấp (dưới 1,7 atm); áp suất trung
bình (3 – 5 atm); áp suất cao (8 –
13 atm).- Phương pháp áp suất kép
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 121/227
9/2/2014 Chương 3 121
2.2.1. Quá trình oxi hóa NH3
Các phản ứng chính:
4NH3 + 5O2 →4 N O + 6 H2O +227 kJ/mol (1)
2NH3 + 2O2 → N2O + 3 H2O +276 kJ/mol (2)4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O +317 kJ/mol (3)
Các phản ứng phụ:
2NH3 → N2 + 3H2 -45,90 kJ/mol (4)2 N O →N2 + O2 +90,16 kJ/mol (5)
4NH3 + 6 N O →5 N2 + 6H2O +451 kJ/mol (6)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 122/227
9/2/2014 Chương 3 122
Hằng số cân
bằng K p
Nhiệt độ ( K )
300 900 1300 K pư1 6,39.1041 3,8.1015 2,0.1010
K pư2 7,3.1047 7,36.1015 2,95.109
K pư3 7,33.1056
1,49.1020
6,19.1012
Hằng số cân bằng của các phản ứng chính:
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 123/227
9/2/2014 Chương 3 123
Xúc tác loại 1:
Thành phần: 92,5% Pt, 3,5% Rh, 4%Pd Hình dạng:
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 124/227
9/2/2014 Chương 3 124
Thaønh phaàn xuùc taùc Nhieät ñoä toái öu Hieäu suaát, xA %
Fe2O3 670 89,9
Fe2O3Bi2O3 600 94,6
Fe2O3ThO2 700 88,5
Fe2O3MnO2 700 79,0
Fe2O3CuO 700 92
Fe2O3CeO2 700 90
CoOCeO2
700 94,8
CoOBi2O3 720 96,0
CoONiO 720 91
CoOAl2O3 700 94,8
Xúc tác loại 2:
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 125/227
9/2/2014 Chương 3 125
Các điều kiện oxi hóa NH3
Điều kiện nhiệt độ:
Laøm vieäc ôû aùp suaát thöôøng:800 – 8200CLaøm vieäc ôû aùp suaát cao:900 – 9400C
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 126/227
9/2/2014 Chương 3 126
Điều kiện áp suất:
Phương pháp Hiệu suất chuyểnhóa NH3 (%)
Mất mát xúc tác(g/tấn HNO3)
Thời gian hoạtđộng (tháng)
Pthường, 1atm 97,5 0,06 6 – 8Ptrung bình, 5-6 atm 95,5 0,14 5 – 6
Pcao, 9-10 atm 93,5 0,30 1,5 – 2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 127/227
9/2/2014 Chương 3 127
Điều kiện nồng độ NH3:
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 128/227
9/2/2014 Chương 3 128
Tốc độ lưu lượng:
- Tốc độ lưu lượng (W) được xác định qua vận tốc phản ứng.
- Sự tăng cao hay giảm thấp W so với tốc độ phản
ứng đều dẫn tới hậu quả gây tổn thất NH3
- Nhưng tăng W sẽ tăng cường độ sản xuất Hệ làm việc ở áp suất thường:
W = 600 – 650 kgNH3/m2
xúc tác ngày đêm Hệ làm việc ở áp suất cao:
W = 3000 kgNH3/m2 xúc tác ngày đêm.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 129/227
9/2/2014 Chương 3 129
2.2.2. Quá trình oxi hóa NO
Phản ứng chính:
2 N O + O2 ⇌ 2NO2 +112,7 kJ (7)
Các phản ứng xảy ra đồng thời: NO + NO2 → N2O3 +40,2 kJ (8)2NO2 → N2O4 +56,9 kJ (9)
Cân bằng của phản ứng chính2 N O + O2 ⇌ 2NO2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 130/227
9/2/2014 Chương 3 130
2
2
2
2
. 5749lg lg 1,751.lg 0,0005 2,839
NO O
P NO
p P K T T
p T
2
2
2 2
2 2
. (1 ) .( )
.(1 )
NO O
p NO
p p x b ax
K P p x ax
2a: nồng độ ban đầu của NO (%mol) b: nồng độ ban đầu của oxi (%mol)x: hiệu suất chuyển hóa NO (%)P: áp suất chung của hệ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 131/227
9/2/2014 Chương 3 131
Tốc độ của phản ứng
2 N O + O2 → 2NO2
Gđ 1: 2NO ⇌ (NO)2 +Q
Gđ 2: (NO)2 + O2 → 2NO2 +Q
2
2 2
'
( )
NO
NO O
dP k P P
d
2
2 2
' 2 2
1( ) NO
NO O p NO O
dP k K P P k P P
d
2
2 2
2
2
( ).
NO
O NO
P K P P
2( )
1 2
NO
NO
P K
P
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 132/227
9/2/2014 Chương 3 132
2.2.3. Quá trình hấp thụ NO2 chế tạo HNO3 loãng
Các phản ứng hấp thụ:
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 + 116,1 kJ
N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2 +59,2 kJ N2O3 + H2O = 2HNO2 +55,4 kJ
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O -75,87 kJ
Phản ứng tổng quát:
3NO2(khí) + H2O(lỏng) = 2HNO3(lỏng) + NO(khí) +136,2 kJ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 133/227
9/2/2014 Chương 3 133
Quy trình áp suất trung bình Uhde (0,4 → 0,6MPa). E1-Thiết bị hóa hơi; E2-Hơi quánhiệt; F3-thiết bị lọc NH3; M4-Thiết bị trộn; F5-Thiết bị lọc không khí; K6-máy nén khôngkhí; R7-Thiết bị chuyển hóa; E8-Thiết bị gia nhiệt khí thải; E9-Thiết bị làm nguội-ngưng tụ;C10-Thiết bị hấp thụ lần 1; C11-Thiết bị hấp thụ lần 2; E12-Thiết bị tiền gia nhiệt khí thải;X13-Bộ xử lý khí thải; K14-Turbin khí thải; E15-Nồi hơi nhiệt thừa; V16-Thùng hơi; K17-Turbin hơi; E18-Thiết bị ngưng tụ hơi turbin; C19-Thiết bị tẩy trắng
(NOx<200ppm)
68%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 134/227
9/2/2014 Chương 3 134
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 135/227
9/2/2014 Chương 3 135
Quy trình hấp thụ và tẩy trắng
Thiết bị oxi hóa NH3
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 136/227
9/2/2014 Chương 3 136
Quy trình áp suất cao GIAP (0,7MPa). F1-TB lọc không khí; K2a-Máy nén hướng trục;K2b-Máy nén ly tâm; K2c-Turbin giãn nở; R3-TB phản ứng NSCR; X4-Buồng chuẩn bị;E5,E6-Bộ gia nhiệt; S7,S9-TB phân ly; E8-TB làm nguội-ngưng tụ; C10-TB hấp thụ; C11-Cột tẩy trắng; R12-TB oxi hóa; R13-TB chuyển hóa; E14,E17-Nồi hơi nhiệt thừa (thải);F15-TB lọc; M16-TB trộn; E18,E19-Bộ phận tận dụng nhiệt; V20-Bình chứa; P21-Bơm.
60%
NOx<500ppm
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 137/227
9/2/2014 Chương 3 137
Quy trình áp suất kép Grand-Paroisse (0,35-0,6 → 1,0-1,5MPa). E1-TB hóa hơi; E2-Hơiquá nhiệt; F3,F5-Bộ lọc; E4-TB tiền gia nhiệt; K6-Máy nén; M7-TB trộn; R8-TB chuyển hóa;E9-TB gia nhiệt khí thải; E10-Tận dụng nhiệt; E11,E15-TB làm lạnh-ngưng tụ; S12-TB phânly axit loãng; K13-Nén khí NO2; E14-TB tiền gia nhiệt khí thải; C16-TB hấp thụ; S17-TB
phân ly; K18-Turbin giãn nở khí thải; T19-Thùng chứa khởi động; K20-Turbin hơi; E21-TBngưng tụ; E22-TB làm lạnh không khí (không khí này dùng để tẩy trắng); V23-TB tẩy trắng
68%
NOx<200ppm
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 138/227
9/2/2014 Chương 3 138
Tháp hấp thụ Thiết bị phân ly
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 139/227
9/2/2014 Chương 3 139
Xử lý khí thải NOx
•Phương pháp sử dụng xúc tác khử không chọnlọc (NSCR - Non-selective catalytic reduction)-Xúc tác: Pd hoặc Pt.Rh trên chất mang nhôm hoặc
sứ.-Nhiệt độ làm việc của xúc tác: ≃ 8400C-Các phản ứng chính:
CH4 + 4NO2 → 4NO + CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 → CO2 + H2OCH4 + 4NO → 2N2 + CO2 + 2 H2O
- Hiệu suất khử NOx : 94 – 99%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 140/227
9/2/2014 Chương 3 140
• Phương pháp sử dụng xúc tác khử chọn lọc
(SCR - selective catalytic reduction)- Xúc tác: V2O5, WO3, CuO và NiO trên chất
mang Al2O3 hoặc TiO2
- Nhiệt độ làm việc của xúc tác: 180-5000
C- Các phản ứng chính:4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
NO2 + NO + 2NH3 → 2N2 + 3H2O- Hiệu suất khử NOx: 95%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 141/227
9/2/2014 Chương 3 141
Dây chuyền đơn giản giới thiệu quy trình xúc táckhử chọn lọc (SCR) tại nhà máy sản xuất axit nitric
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 142/227
9/2/2014 Chương 4 142
NỘI DUNG:
1. Nguyên liệu chứa photpho
2. Tính chất và ứng dụng của P và H3PO4
3. Sản xuất photpho4. Sản xuất axit photphoric
4.1. Sản xuất H3PO4 bằng phương pháp nhiệt
4.2. Sản xuất H3PO4 bằng phương pháp trích ly
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 143/227
9/2/2014 Chương 4 143
1. Nguyên liệu chứa photpho
1.1. Quặng apatit (3Ca3(PO4)2.CaX2)• Tinh thể apatit thuộc hệ lục giác, có màu sắc khác
nhau (xanh, xám, vàng lục, lam, tím) tuỳ theo loại
quặng.• Tỷ trọng: 3,18 – 3,21• Nhiệt độ nóng chảy: 1400 – 15700C
• Khó tan trong nước• Thành phần hóa học của tinh quặng apatit:42,22% P2O5; 55,59% CaO; 3,77% F
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 144/227
9/2/2014 Chương 4 144
Bảng thành phần của quặng photphat ở các khu vực khác
nhau, sau khi làm giàu: tuyển nổi hoặc nung.
a cacbon hữu cơ; b photphat Hill, tiểu bang Queenslandc khảo sát của công ty British Sulphur Corporation, 1980d Khourigba; e Youssoufia–calcined; f khai thác hiện nay.
Nguồn: Phosphoric Acid: Purification, Uses, Technology, and Economics, 2014
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 145/227
9/2/2014 Chương 4 145
Thành phần (%) Quặng 1 Quặng 2 Tinh quặng tuyển Quặng 3 Quặng 4
P2O5 32 34 22 24 32 34 14 18 10
CaO 43 46 40 44 37 40 18 22
SiO2 8 16 5 8 12 15 46 50Fe2O3 1,5 2 1,8 2 1,5 1,7 3,5 4
Al2O3 2 2,5 2 2,5 0,6 1 3,2 4
H2O 12 4 18 22 18
Bảng đặc tính kỹ thuật quặng apatit (Công ty Apatit VN)
Apatit ở Lào Cai: Loại 1: 33 – 38% P2O5 chiếm 12,5%;
Loại 2: 24 – 26% P2O5 chiếm 45,25%;Loại 3: 12 – 18% P2O5 chiếm 42,25%;
Loại 4: 8 – 12% P2O5
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 146/227
9/2/2014 Chương 4 146
1.2. Khoáng photphorit
• Là khoáng được tạo thành do quá trình trầm tích
của caxiphotphat từ nước biển.[xCa10(PO4)6F2 + yCa10P5CO23(F, OH)3]
• Màu nâu hoặc nâu vàng.
• Ít hút ẩm, không kết dính nhưng độ phân tán kém.1.3. Các dạng photphat thiên nhiên khác
Phân chim, Xương động vật
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 147/227
9/2/2014 Chương 4 147
2. Tính chất và ứng dụng của P và H3PO4
2.1. Photpho
Photpho trắng P4: không bền P đỏ; phát quang; độc
Photpho đỏ P∞: Chất bột có mạng polime; thăng hoa khiđun nóng; không độc.
Photpho đen: Là chất bán dẫn, bền hơn P đỏ và P trắng
0200 30012000
C atm
0250 C,khoâng co ùKKP P Pñoû ñentraéng
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 148/227
9/2/2014 Chương 4 148
2.2. Axit photphoric
Tên axitTỷ lệ
H2O:P2O5
Hàm lượng %P2O5 H3PO4
Octophotphoric (H3PO4)Pyrophotphoric (H4P2O7)
Tripolyphotphoric (H5P3O10)Tetrapolyphotphoric (H6P4O13)Pentapolyphotphoric (H2P4O12)Metaphotphoric (HPO3)4
3:12:1
1,66:11,5:11,4:11:1
72,479,8
82,783,984,988,8
100110
114,1115,8117,1121,9
H3PO4 + H2O⇌
H3O+
+ H2PO4
-
K 1 = 7,52.10-3
H2PO4- + H2O ⇌ H3O+ + HPO4
2- K 2 = 6,31.10-8
HPO42- + H2O ⇌ H3O+ + PO4
3- K 3= 2,2.10-13
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 149/227
9/2/2014 Chương 4 149
2.3. Ứng dụng của P và axit H3PO4
Quặng photphatĐiện Than cốc SiO2 H2SO4 NH3 Kali
P H3PO4 trích ly
Photphosunfua
Cl2S
Photphoclorua H3PO4nhiệt Tinh chếH3PO4
Phân bón
-Dùng trực tiếp quặng-SSP; TSP;-MAP; DAP; NPK
Dẫn xuất P-Hóa chất nông nghiệp
-Chống cháy-Trung gian-Phụ gia bôi trơn-Dược phẩm
Sản phẩm H3PO4
-Cấp độ thực phẩm-Cấp độ cola-Cấp độ dược phẩm-Bán cấp độ-Pyrophotphoric-Polyphotphoric
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 150/227
H3PO4
nhiệt
H3PO4
tinh chế
H3PO4
cấp độ kỹ thuật và thực phẩm
Photphat nhôm monoalumin photphat Vật liệu chịu lửa
Photphat canxi mono-,di-,tricanxi pyrophotphat
polyphotphat
Thực phẩm, thuốc đánh răng,
dược phẩm, xúc tác, chất chảyPhotphat liti Liti photphat Men sứ, xúc tác, pin
Photphat magie Di-, trimagie photphat Thuốc đánh răng
Photphat kali mono-,di-,trikali pyrophotphat polyphotphat
Phạm vi sản phẩm rộng baogồm cả chất chống đông
Photphat natriCác dạng mono-, di-, trinatri hoặcclorua trinatri của di-,tetrapyrophotphat hoặc polyphotphathoặc hexametaphotphat
Thực phẩm, dược phẩm, làmsạch (dùng trong xà phòng),xử lý nước
9/2/2014 Chương 4 150
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
ấ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 151/227
9/2/2014 Chương 4 151
3. Sản xuất photpho
• Phương pháp lò cao (không còn dùng từ 1938)
• Phương pháp lò nhiệt điện, gồm các giai đoạn:
Chuẩn bị nguyên liệu Thăng hoa P trong lò nhiệt điện
Ngưng tụ P
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Ph t h t N ớ Khí thải CO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 152/227
9/2/2014 Chương 4 152
M1-máy trộn; BC2, BC6, BC11- băng tải; G3-máy đập má ngàm;
GR4-máy nghiền búa; SC5-sàng;X7-lò sấy lưới; H8-sấy thùng quay; C9-tháp rửakhí flo; E10-làm nguội; H12-lò điện; S13-thiết bịlọc điện; T14-bể lắng P; E15-ngưng tụ P
Photphat
Hạt mịn
Nước Khí thải CO
Nước
Nước
Bụi
P lỏngSiO2Photphat
nungC
Bunke
Nước làm mát vỏ lò
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 153/227
9/2/2014 Chương 4 153
Lò nung lưới
Quạthút
Phễunhậpliệu
Ghi lò
Ống hút khí
Lớp hạt
Mángtrượt
Băng tải thu gom vật liệu rơi vãi
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 154/227
9/2/2014 Chương 4 154
Nguyên liệu:
Quặng photphat
Cỡhạ t :6–40mm
Đ ộ ẩ m < 2 %Thành phần hóa học
Than
Than cốc hoặc than antraxit; cỡ hạt 3-25mm
Chất trợ dung SiO2: cát, đá quắc-zit
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 155/227
9/2/2014 Chương 4 155
Cơ sở quá trình thăng hoa photpho:
- Không có SiO2:
Ca3(PO4)2 + 5C P2 + 5CO + 3CaO -(413419) Kcal)
- Có SiO2
:
2Ca5(PO4)3F + 15C + 6SiO2 3P2 + 15CO +3(3CaO.2SiO2)+C a F2 -(349369) Kcal)
Giai đoạn 1: Ca5(PO4)3F + S i O2 Ca3(PO4)2 + 3CaO.2SiO2
+ SiF4 + CaF2
Giai đoạn 2: Ca3(PO4)2 + 5C 3CaO + P2 + 5CO
3CaO + 2SiO2 3CaO.2SiO2
1100
15000C
1000
14000C
>10000C
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 156/227
9/2/2014 Chương 4 156
Giản đồ nóng chảy hệ CaO – SiO2
Tỷ lệ các chất sử
dụng trong thực tế:SiO2:CaO = 0,8-1,0
P2O5:C = 2,3-2,6
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 157/227
9/2/2014 Chương 4 157
Các phản ứng phụ:
2CaF2 + SiO2 2CaO + SiF4
3SiF4 + 3H2O 2H2SiF6 + H2SiO3
4Fe2O3 + 12C + P4 12CO + 4Fe2P
CO32- CO2 + O2-
CO2 + C 2CO
Nếu dư nhiều cacbonCa3(PO4)2 + 8C Ca3P2 + 8CO
Ca3P
2+ 6C CaC
2+ P
2Ca3P2 + H2O Ca(OH)2 + PH3
H2O + C H2 + CO
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 158/227
9/2/2014 Chương 4 158
Các vấn đề khác:
Sử dụng khí CO làm nhiên liệu
Sử dụng fero photpho Tận thu photpho trong bùn
Xỉ lò
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
ả ấ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 159/227
9/2/2014 Chương 4 159
4. Sản xuất axit photphoric
4.1. Sản xuất H3PO4 bằng phương pháp nhiệt
P4 + 5O2 = 2P2O5 ∆H = -3012 kJ/mol
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 ∆H = -188 kJ/mol
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
H1 B ồ đốC-10 Ống
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 160/227
9/2/2014 Chương 4 160
Quy trình sản xuất H3PO4 nhiệt
H1 - Buồng đốt
B2 - Quạt không khíR3- Thiết bị hydrat hóa
S4 - Venturi
S5 - Tháp tách
T6 - Thùng chứa axitloãng
P7, P8 - Bơm
E9 - Thiết bị làm nguộiaxit
C10 - Bộ phận táchgiọt
C 10
P4 lỏng
Về kho
Axit sản
phẩm
khói
Nước
KK
1800 -20000C
500 -10000C
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 161/227
Sơ đồ công nghệ sản xuất H3PO4 nhiệt và P2O5 rắn
P4 lỏng
Không khí khôHơi nước
Nước
Khí thảiđến ống khói
Về kho
Không
khí
P2O5 rắn đưa
đi đóng bao
1
2
3
7
4 5
6
8
9
10
Dầu
9/2/2014 Chương 4 161
1- lò đốt photpho
2- vỏ áo3- TB ngưng tụ
4- tháp rửa khí
5- tháp sấy khô KK
6- thùng chứa axit
7- vít tải; 8- TB tạo hơi nước; 9- quạt; 10- bơm axit
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4 2 Sả ất H PO bằ h há t í h l
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 162/227
9/2/2014 Chương 4 162
4.2. Sản xuất H3PO4 bằng phương pháp trích ly
Ca3(PO4)3 + 6HNO3 → 3Ca(NO3)2 + 2H3PO4 22,25 Kcal
Ca3(PO4)3 + 4HNO3 → 2Ca(NO3)2 + Ca(H2PO4)2 20,2 Kcal
Ca(H2PO4)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H3PO4 2,05 Kcal
Ca5(PO4)3F + 10HCl → 5CaCl2 + 3H3PO4 + HF
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 +5nH2O 5CaSO4nH2O + 3H3PO4 + HF
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Cá d i f t ó thể t thà h
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 163/227
9/2/2014 Chương 4 163
Các dạng canxi sunfat có thể tạo thành
Ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ P2O5 đến sự tạo thành canxisunfat
Dihydrat (CaSO4.2H2O)
70–850C;26–32% P2O5
Anhydric (CaSO4)
105-1180C; 47% P2O5
Hemihydrat (CaSO4.½H2O)85 – 1000C;40–50% P2O5
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Cá h há ả ất th ờ dù
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 164/227
9/2/2014 Chương 4 164
Các phương pháp sản xuất thường dùng
Dạng kếttinh
Số bướctách(a)
Nồng độaxit, %P2O5
Nhiệt độphản ứng, 0C
Nhiệt độ táikết tinh, 0C
Dihydrat 1 26 – 32 70 – 85 -
Hemihydrat 1 40 – 50 85 – 100 -
HemihydratDihydrat
1 26 – 30 90 – 100 50 – 60
Hemihydrat- Dihydrat
2 40 – 50 90 – 100 50 – 65
Dihydrat -Hemihydrat
2 35 – 38 65 – 70 90 – 100
(a) Số bước lọc hoặc ly tâm
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Cá ấ đề ề ê liệ ặ h t h t
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 165/227
9/2/2014 Chương 4 165
Các vấn đề về nguyên liệu quặng photphat
Hàm lượng P2O5
Tỷ lệ CaO : P2O5
Hàm lượng MgO
Tổng hàm lượng Fe2O3, Al2O3
Hàm lượng SiO2, F-
Hàm lượng CO32-, các hợp chất hữu cơ
Hàm lượng clorua, sunfua. Các kim loại nặng
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4 2 1 Ph ơ há dih d t
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 166/227
9/2/2014 Chương 4 166
M1: Thiết bị hỗn hợp; C2: Thiết bị rửa khí; B3: Quạt hút khí; E4: Thiết bị làm nguộichân không; R5: Thiết bị phản ứng; P6: Bơm; F7a – F7d: Thiết bị lọc; E8: Thiết bị
bay hơi chân không (cô đặc)
4.2.1. Phương pháp dihydrat
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4 2 1 1 Cá ấ đề hả ứ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 167/227
9/2/2014 Chương 4 167
4.2.1.1 Các vấn đề phản ứng
Phản ứng chính:Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 +10H2O 5CaSO4.2H2O + 3H3PO4 + HF
Các phản ứng phụ:
- Ca,Mg(CO3)2 + 2H2SO4 Ca,Mg(SO4)2.2H2O + CO2- SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O
SiF4 + 2HF H2SiF6 (Na2SiF6, K 2SiF6)
- R 2O3 + 3H2SO4 R 2(SO4)3 + 3H2O
R 2(SO4)3 + 2PO43- RPO4 + 3SO4
3-
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
• Hà lượ hất ắ t bù 35% 45%
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 168/227
9/2/2014 Chương 4 168
• Hàm lượng chất rắn trong bùn: 35% - 45%
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + nH3PO4 + 10H2O (n+3)H3PO4 + 5CaSO4.2H2O + HF
• Lượng axit sunfuric:
Tính theo lý thuyết dựa vào [CaO] trong quặng
N – kg H2SO4 100% / 100kg quặng[CaO] – hàm lượng CaO trong quặng
98[ ] 1,75[ ]
56 N CaO CaO
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Tính theo thực nghiệm dựa vào lượng P O
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 169/227
9/2/2014 Chương 4 169
Tính theo thực nghiệm dựa vào lượng P2O5
trong sản phẩm H3PO4
3
2 5 2 5
1,732 100( 1, 225 0,062)
0,02 100 %
SOCaOS
P O CaO P O SL
S - tấn H2SO4 100% / mỗi tấn P2O5 sản xuất raCaO - phần khối lượng của CaO trong quặngP2O5 - phần khối lượng P2O5 trong quặng
SO3 - phần khối lượng của SO3 trong quặng%SL - tỷ lệ phần trăm P2O5 hòa tan bị tổn thất
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Ví dụ: lượng axit H SO 100% cần thiết để phân
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 170/227
9/2/2014 Chương 4 170
Ví dụ: lượng axit H2SO4 100% cần thiết để phân
hủy quặng Morrocan Khourigba nhằm thu được 1tấn P2O5 sản phẩm, giả định 1,5% P2O5 hòa tan bịmất mát.
1,732 0,52 0,012 100( 1,225 0,062) 2,790,34 0,02 0,52 0,34 100 1,5
S
taán
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4 2 1 2 Hệ thống phản ứng
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 171/227
9/2/2014 Chương 4 171
4.2.1.2. Hệ thống phản ứng
Đảm bảo:• Chuyển hóa tối đa P2O5 trong quặng thành H3PO4.
• Tinh thể thạch cao có hình dạng và kích thước dễ
lọc, rửa⇒ tránh tiếp xúc trực tiếp giữa quặng và axit H2SO4.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 172/227
9/2/2014 Chương 4 172
Thiết bị phản ứng trong quytrình Prayon Mark IV Bơm hoàn lưu
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 173/227
9/2/2014 Chương 4 173
Quy trình sản xuất H3PO4
Rhone-Poulenc Speichim DIPLO
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 174/227
9/2/2014 Chương 4 174
Thiết bị phản ứng Raytheon IsothermalT1 – thùng trộn quặng – bùn; P2 – bơm; R3 – thiết bị phản ứng RaytheonIsothermal; X4 – hệ thống chân không; T5 – thùng cấp đến thiết bị lọc
(1) – nước (nếu cần cho quặng khô)(2) - quặng photphat (ướt hoặc khô)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 175/227
9/2/2014 Chương 4 175
Thiết bị phản ứng SomervilleThiết bị phản ứng Kellogg-Lopker
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
• Thời gian phản ứng từ 15 giây đến 3 phút và thời
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 176/227
9/2/2014 Chương 4 176
• Thời gian phản ứng từ 15 giây đến 3 phút và thời
gian lưu từ 1,5 đến 12 giờ.4.2.1.3 Quá trình lọc rửa
Thiết bị lọc quaykiểu máng nghiên
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 177/227
9/2/2014 Chương 4 177
Thiết bị lọc bàn quay
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 178/227
9/2/2014 Chương 4 178
Thiết bị lọc kiểu băng tải
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4 2 1 4 Cô đặc
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 179/227
9/2/2014 Chương 4 179
4.2.1.4 Cô đặc
Axit photphoric sản phẩm 26 – 32%P2O5 ⇒ sửdụng trong 1 số quy trình sản xuất phân bón.
Nhưng phần lớn sử dụng H3PO4 có %P2O5 cao hơn:
Sử dụng Nồng độaxit, %P2O5
Sử dụng Nồng độaxit, %P2O5
TSP-den process 50 – 54 MAP 40 – 54
TSP-slurry process 38 – 40 Vận chuyển (cấp độ
buôn bán)
50–60
DAP Khoảng 40 Axit superphotphoriccho vận chuyển hoặcsản xuất phân lỏng
68 – 70
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 180/227
9/2/2014 Chương 4 180
Sơ đồ cô đặc axit H3PO4
E1 – thiết bị trao đổi nhiệt C4 – thiết bị rửa khíE2 – thiết bị cô đặc E5 – thiết bị ngưng tụS3 – thiết bị phân ly P6 – bơm chân không
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4.2.2. Phương pháp hemihydrate (HH)
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 181/227
9/2/2014 Chương 4 181
4.2.2. Phương pháp hemihydrate (HH)
R-1a – thiết bị phản ứng 1a R-1b – thiết bị phản ứng 1bR-2 – thiết bị phản ứng 2 F3 – thiết bị lọc nằm ngang
Bã
NướcH2SO4Quặng photphat
H3PO4
40-50%P2
O5
98-1000C
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
So với phương pháp dihydrat thì phương pháp HH
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 182/227
9/2/2014 Chương 4 182
So với phương pháp dihydrat thì phương pháp HH
Ưu điểm Giảm chi phí đầu tư hệ thống cô đặc Sản phẩm H3PO4 tinh khiết hơn
Yêu cầu quặng nghiền thấp hơn.Nhược điểm
Tốc độ lọc thấp hơn
Mất mát P2O5 nhiều hơn Ăn mòn thiết bị cao hơn Đóng cặn trong đường ống và thiết bị
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4.2.3. Phương pháp hemihydrate – dihydrat với
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 183/227
9/2/2014 Chương 4 183
4.2.3. Phương pháp hemihydrate dihydrat với
lọc trung gian (HDH)
R-1a,1b,2 – các thiết bị phản ứng F-3 – thiết bị lọc HHT-4,5 – các thùng chuyển hóa F-6 – thiết bị lọc DH
Nước
Bã
H2SO4Quặng photphat
H3PO4 (45%P2O5)
H2SO4
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Ưu điểm của phương pháp HDH
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 184/227
9/2/2014 Chương 4 184
Ưu điểm của phương pháp HDH
Sản phẩm H3PO4 có nồng độ cao (∼ 45%P2O5)nên không cần cô đặc.
Thạch cao thu được sạch hơn quá trình HH, DH.
Nhược điểm của phương pháp HDH
Thêm bước lọc làm tăng thêm chi phí và độ phức
tạp của nhà máy.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4.2.4. Phương pháp dihydrat – hemihydrate (DHH)
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 185/227
9/2/2014 Chương 4 185
4.2.4. Phương pháp dihydrat hemihydrate (DHH)
Nước
Phân hủyPhản ứngTạo hemihydrat
Làm nguội phun
Lọc tách
Chân không
CaSO4.½H2Osạch
Lọchemihydrat
Hơi nướcPhotphat
H3PO4 32 – 36% P2O5
Axit tuần hoàn
H2SO4
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
Ưu điểm của phương pháp DHH
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 186/227
9/2/2014 Chương 4 186
Ưu điểm của phương pháp DHH
Sản phẩm phụ CaSO4.½H2O hữu ích hơn CaSO4.2H2O.
Các ưu điểm khác giống như phương pháp HDH
Nhược điểm của phương pháp HDH Sản phẩm H3PO4 có nồng độ thấp hơn so với HDH.
Các nhược điểm khác giống phương pháp HDH
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
4.3. Sử dụng sản phẩm phụ thạch cao
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 187/227
9/2/2014 Chương 4 187
ụ g p p ụ ạ
Sản lượng toàn cầu: 40 triệu tấn P2O5 (H3PO4) / năm. Trong đó: 4,5 – 5,0 tấn thạch cao / 1 tấn P2O5 (H3PO4).
Chỉ 15% được sử dụng:• Chất độn trong sản xuất phân bón
• Sản xuất phân SA theo phương pháp Merselburg
• Sản xuất thạch cao; làm khuôn, tấm thạch cao.
• Chất chậm đông trong xi măng
• Sản xuất axit sunfuric và xi măng.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG IV: SẢN XUẤT PHOTPHO VÀ AXIT H3PO4
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 188/227
9/2/2014 Chương 4 188
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
NỘI DUNG:
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 189/227
9/2/2014 Chương 5 189
NỘI DUNG:
1. Ứng dụng của NaOH và clo
2. Chuẩn bị nguyên liệu điện phân
3. Các phương pháp điện phân sản xuất NaOH – Cl2
4. Nguyên lý chung của quá trình điện cực
5. Màng và chế độ dòng chảy qua màng
6. tinh chế nước muối nghèo
7. Các quá trình gia công sản phẩm điện phân
8. Sản xuất axit clohydric
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
1. Ứng dụng của NaOH và clo
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 190/227
9/2/2014 Chương 5 190
g ụ g
1.1. Ứng dụng của NaOH
Ứng dụng khác, 24%
Vô cơ, 15%
Nhôm, 8%
Hữu cơ, 18%Xử lýnước, 5%
Bột giấy vàgiấy, 18%
Xà phòng, tẩyrửa, sợi, 12%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 191/227
9/2/2014 Chương 5 191
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
1.2. Ứng dụng của clo
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 192/227
9/2/2014 Chương 5 192
g ụ g
SOURCE: CONSULTING RESOURCES CORPORATION
GLOBAL CHLORINE DEMAND BY END USE: 2002TOTAL DEMAND = 45 MM TONS
Ethylene dichloride (EDC)
Vinyl chloride monomer (VCM)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
2. Chuẩn bị nguyên liệu điện phân
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 193/227
9/2/2014 Chương 5 193
ị g y ệ ệ p
• Nguyên liệu NaCl: muối mỏ; nước biển• Tinh chế nước muối bão hòa
Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2↓
Ca2+
+ Na2CO3 → CaCO3 ↓ + 2Na+
SO42- + BaCl2 → BaSO4↓ + 2Cl-
Lắng, lọcCột trao đổi ion
• Cách thức tinh chế, lượng các tạp chất sau tinhchế phụ thuộc vào phương pháp điện phân
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
Muoái cấ p
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 194/227
9/2/2014 Chương 5 194
Lắng
Hoaø tan
Taùch ionSO4
2-
Nöôùc thuyû cuïc
Nöôùc muoái thu hoài
Nöôùc muoái ngheøo
Taùch ionCa2+, Mg2+
Laéng
Chaát trôï laéng
BaCl2 120-180 g/L
Na2CO3 80-140 g/L
Nöôùcmuoái sơ
caáp
NaOH 31,5-32,5 %
Caën buøn
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
Nöôùc muoái sô caáp
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 195/227
9/2/2014 Chương 5 195
Lắng
Loïc than
Ñieàu chænh pH vaø khöû Clotöï do
HCl >30%
Na2SO3
Gia nhieät
Trao ñoåi ion
Ñieàu chænh nhieät ñoä
Ñieàu chænh pH
Nöôùc muoáicaáp ñieân giaûi
Hôi vaøo105-1100C
Hôi vaøo
HCl >30%
Nöôùc vaøoNöôùc ra
Nöôùc ra
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 196/227
9/2/2014 Chương 5 196
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 197/227
9/2/2014 Chương 5 197
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
3. Các phương pháp điện phân sản xuất NaOH – Cl2
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 198/227
9/2/2014 Chương 5 198
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 199/227
9/2/2014 Chương 5 199
Tỷ lệ %
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
3.1 Phương pháp catot thủy ngân
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 200/227
9/2/2014 Chương 5 200
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
Sơ đồ điện phân catot thủy ngân với thiết bị phân hủy(A) Bể catot Hg: (a) ngăn Hg vào; (b) anot; (c) ngăn cuối; (d) ngăn làm sạch
(B) Thiết bị phân hủy nằm ngang: (e) thiết bị làm nguội H2; (f) bộ lá graphit; (g) bơm Hg
(C) thiết bị phân hủy đứng: (e) thiết bị làm nguội H2; (g) bơm Hg; (h) bộ phận phân tán Hg;(i) nén ép dòng chảy
Nước muối sạch
Nước vôkhoáng
Nước vô khoáng Nước muốinghèo
0,3-0,5% Na
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Kích thước bể: khoảng 15 x 2 x 0,3 m
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 201/227
9/2/2014 Chương 5 201
• Khoảng cách giữa anot – catot < 1 cm• Dung dịch nước muối bão hòa: 310-315 gNaCl/L
• Dung dịch nước muối nghèo ra: 260-270 gNaCl/L,
khử clo, Hg và các hợp chất của Hg.• Sản phẩm NaOH 50%; vài ppm NaCl; dưới 5 ppm
NaClO3; vết Hg
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
3.2 Phương pháp màng ngăn
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 202/227
9/2/2014 Chương 5 202
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
Nước muối
bão hòa
Màng ngăn NaOH loãng và
NaCl
Anolit Catolit
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Dung dịch nước muối bão hòa: 310-315 gNaCl/L
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 203/227
9/2/2014 Chương 5 203
• Sản phẩm sau điện phân:12% NaOH (110 – 120 g/L)
18% NaCl (170-180 g/L)
⇒ cô đặc nhiều nồi dạng tuần hoàn trung tâm12% → 30%, NaCl tách ra. Cô đặc tuần hoàncưỡng bức 30% → 50% .
• Sản phẩm cuối còn lẫn 1%NaCl; 0,25 – 0,3% Na2SO4; 0,15 – 0,2% NaClO3 → hạn chế sử dụng.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
3.3 Phương pháp màng trao đổi ion
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 204/227
9/2/2014 Chương 5 204
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
Nước muối
bão hòa
Nước muối
nghèo
Màng trao đổi ionCô đặc NaOH
NaOHloãng
Anolit Catolit
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Dung dịch nước muối bão hòa: 310-315 gNaCl/L,
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 205/227
9/2/2014 Chương 5 205
pH 3,5 – 4,5• Nhiệt độ anolit: 85 – 900C
• Nhiệt độ catotlit: 85 – 900C
• Dung dịch nước muối nghèo: 220 – 240 gNaCl/L• Sản phẩm sau điện phân 31,5 – 32,5% NaOH; 30ppm
NaCl; 5 – 10 ppm NaClO3 → ưa chuộng sử dụng
• Cô đặc NaOH 32% → 50%.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
4. Nguyên lý chung của quá trình điện cực
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 206/227
9/2/2014 Chương 5 206
Điện cực Phản ứng trên điện cực pH Điện thế cân bằng Ecb(V)
A 2Cl- - 2e Cl2 4 1,32 (dd 4,6 mol/L)
A12H2O - 4e O2 + 4H+ 4 0,99
A2 4OH- - 4e O2 + 2H2O 14 0,40C1
2H+ + 2e H2 4 -0,24
C22H2O + 2e H2 + 2OH- 14 -0,84
C3 Na+ + e + mHg NaHg
m4 -1,85
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
4.1 Các quá trình anot
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 207/227
9/2/2014 Chương 5 207
Điện cực Phản ứng trên điện cực pH Điện thế cân bằng Ecb(V)
A 2Cl- - 2e Cl2 4 1,32 (dd 4,6 mol/L)
A12H2O - 4e O2 + 4H+ 4 0,99
A2 4OH-
- 4e O2 + 2H2O 14 0,40
• Hạn chế phản ứng A2: sử dụng màng
• Hạn chế phản ứng A1: Chọn vật liệu anot sao cho
ECl + Cl < EO + O
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 208/227
9/2/2014 Chương 5 208
1, 1’ – đường cong phân cực anot trênvật liệu khác nhau khi thoát khí Clo
2, 2’ – đường cong phân cực anot trênvật liệu khác nhau khi thoát khí Oxi
Quá thế tăng theo mật độ dòng:
ở iA nhỏ Cl > Oở iA lớn Cl < O
ở iA = 1000 A/m2 ⇒ iO = 0,4%iA
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Phản ứng chính: 2Cl- - 2e → Cl2
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 209/227
9/2/2014 Chương 5 209
• Phản ứng phụ:2H2O - 4e O2 + 4H+ (1)
Cl2 + H2O ⇌ HClO + HCl K = 3.10-4 (2)
Cân bằng (2) ∊ t0, PCl2, pH, C NaCl
Nếu có OH- từ catolit di chuyển qua anolit
HClO + NaOH NaClO + H2O (3)2ClO- + 3H2O = ClO3
- + Cl- + 3/2O2 + 6H+ + 6e (4)
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
Vật liệu làm điện cực anot
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 210/227
9/2/2014 Chương 5 210
• Có Cl nhỏ và O lớn• Hấp phụ Cl mạnh
• Diện tích bề mặt lớn
• Bền trong môi trường axit
Graphit:
Ưu điểm: rẻ Nhược điểm: Cl 500 mV, tiêu hao 2-3kgC/tấn Cl2
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
Ti mạ Pt:
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 211/227
9/2/2014 Chương 5 211
Cl 100 mV Nhược điểm: đắt, không bền, tiêu hao 0,2-0,4gPt/tấn Cl2
DSA (dimensionally stable anode):
Ti phủ TiO2 + RuO2 hoặc PdO2 + MxCo3-xO4 (M: Cu, Mg, Zn)Cl < 50 mVBền vững ăn mòn
SBET DSA = (7-10) SBET graphit
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
4.2 Các quá trình catot
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 212/227
9/2/2014 Chương 5 212
Điện cực Phản ứng trên điện cực pH Điện thế cân bằng Ecb(V)
C12H+ + 2e H2 4 -0,24
C22H2O + 2e H2 + 2OH- 14 -0,84
C3 Na+ + e + mHg NaHgm 4 -1,85
Catot rắn: môi trường axit ⇒ phản ứng C1
môi trường kiềm ⇒ phản ứng C2
Catot thủy ngân:2H+ + 2e → H2 E phân hủy = -1,7 -1,85 VNa+ + e + mHg NaHgm E phân hủy = -1,2V
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Vật liệu làm điện cực catot rắn
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 213/227
9/2/2014 Chương 5 213
• Thoát khí H2 trong môi trường kiềm tốt• Hấp phụ H2 tốt
Thép hoặc thép mạ niken:
Khá bền
H2 lớn (300 - 500 mV)
Lớp phủ hợp kim niken tạo bề mặt riêng lớn
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
5. Màng và chế độ dòng chảy qua màng
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 214/227
9/2/2014 Chương 5 214
5.1 Màng lọc• Thành phần hóa của các loại màng lọc amiăng
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Ion và dung dịch có thể qua màng
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 215/227
9/2/2014 Chương 5 215
1. Anot2. Catot3. Maøng loïc4. Dung dịch anolit5. Dung dịch catolit6. Dung dịch muoái baõo hoøa
• Động lực dòng chảy: áp suất lọc và gradient điện thế.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Dung dịch NaCl chảy từ anolit → catolit, OH- có
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 216/227
9/2/2014 Chương 5 216
khả năng di chuyển theo chiều ngược lại.• Điều chỉnh vận tốc chảy NaCl = vận tốc OH-
1. Löôùi catot2. Anot3. Maøng sôïi amiang4. Dd NaCl baõo hoøa
5. Dd NaOH 12% & 18%NaCl
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Nếu V NaCl = VOH khuếch tán + VOH điện di: vẫn có OH- đi
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 217/227
9/2/2014 Chương 5 217
qua anolit do hiệu ứng mao quản → hiệu suất < 100%• Nếu V NaCl quá lớn → lượng Cl2 hòa tan sẽ qua
catolit
• → điều chỉnh chế độ dòng chảy thích hợp• Không thể sản xuất NaOH > 15%, do OH- khuếch
tán sang anolit.
• iA: 9–10 A/dm2
(anot graphit); 14-18A/dm2
(DSA)• t0 800C; Hiệu suất dòng: 96%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
5.2 Màng trao đổi ion
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 218/227
9/2/2014 Chương 5 218
Đảm bảo:• Na+: anolit → catolit;
• H+: anolit↛ catolit;
• OH-: catolit↛ anolit;
• Điện trở màng thấp;
• Bền trong môi trường OH-, Cl2.
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 219/227
SOURCE: Derek Pletcher, Industrial Electrochemistry
9/2/2014 Chương 5 219
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
• Tính chất của màng 2 lớp
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 220/227
9/2/2014 Chương 5 220
Nhóm trao đổi ion -SO3H -COOH pK a < 1 3
Hàm lượng nước Cao (ưa nước) Thấp (kỵ nước)
Hiệu suất dòng điện Thấp Cao
Độ dẫn điện Cao ThấpMật độ dòng cực đại Cao Thấp
Độ bền hóa Rất tốt Tốt
• Do tính ưa nước của –SO3H nên không thể sản xuất
NaOH > 15% vì OH- có thể khuếch tán qua màng.• Tính kỵ nước của –COOH nên có thể sản xuất NaOH
30 – 40%
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
6. Tinh chế nước muối nghèo
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 221/227
• Tách clo tự do• Loại bỏ ClO-, ClO3
-
• Điều chỉnh pH
Phản ứng:HClO + HCl ↔ Cl2↑ + H2O
NaClO3 + 6HCl → 3Cl2+ 3H2O + NaCl
2Cl2
+ 2H2O → 4HCl + O
2↑
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Na2SO3 + H2O + Cl2 → Na2SO4 + 2HCl
9/2/2014 Chương 5 221
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 222/227
9/2/2014 Chương 5 222
Nguồn: Nhà máy hóa chất Biên Hòa
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 223/227
9/2/2014 Chương 5 223
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
7. Các quá trình gia công sản phẩm điện phân
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 224/227
9/2/2014 Chương 5 224
7.1 Hydro
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
7.2 Clo
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 225/227
9/2/2014 Chương 5 225
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
7.3 Cô đặc NaOHHơi đến hút chân không
Hơi
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 226/227
9/2/2014 Chương 5 226
SOURCE: Handbook Of Chlor-Alkali Technology, 2005
Dung dịchtừ điện phân
Bơm hoànlưu NaOH
Xút đặc
Nước muối
Nước ngưng
Hơi nước
Buồng bốc
Nước ngưng
Nước nguội
Nước nguội
Dung dịchtừ điện phân
Ngưng tụ
Thùng ngưng tụ
Buồngđối
Buồng bốc
Bơm hoàn lưu NaOH
Xút sau côđặc
Chânkhông
Ngưng tụ
TBngưng tụ
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
CHƯƠNG V: SẢN XUẤT XÚT – ClO
8. Sản xuất axit clohydric
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
8/20/2019 Công nghệ sản xuất hợp chất vô cơ cơ bản
http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-hop-chat-vo-co-co-ban 227/227