h2so42-axit sunfurric ppt

Bảo quản Sản xuất axit Sunfuric là một quá trình liên tục,vì vậy sản phẩm phải đưa liên tục về kho.Axit được chứa trong các thùng lớn có mái che để tránh bụi... Thực trạng trong nước 

Công nghệ sản xuất

A cone furnace for making sulfuric acid, or oil of sulfur.

Link:http://kojomoe.wordpress.com/2009/04/

Các phần chính

I.Tổng quan,tính chất,bảo quản,vận chuyển

II.Công nghệ sản xuất (tại Việt Nam)

III.Ứng dụng,yếu tố tác động đến môi trường

Mức tiêu thụ trên thế giới

Sự thông dụng trong cuộc sống

 When hearing the words, "sulfuric acid," many people may remember their science teacher warning,

"Don't touch it, it's dangerous." You probably don't come across sulfuric acid much in your daily life, but in fact it is a valuable basic chemical used for a wide range of purposes(mục đích), including agricultural fertilizer (phân bón) manufacturing(sản xuất), leaching of copper from ore(quặng), and manufacture of synthetic fibers(sợi nhân tạo), paper and building materials.

Những khái niệm chung

•Axit Sunfuric là một hóa chất thương mại rất quan trọng

•Được sản xuất với sản lượng lớn nhất thế giới

•Mức độ tiêu thụ axit sunfuric được coi như một chỉ số kinh tế quan trọng để đánh giá

sức mạnh công nghiệp của một quốc gia (đặc biệt là những nước đang phát triển như Việt

Nam)

Tính chất của Axit Sunfuric và Oleum

 Axit Sunfuric được xem là hợp chất của anhydrit sunfuric (SO3) và nước

Anhydrit sunfuric (SO3)

Anhydrit sunfuric SO3

 Khối lượng phân tử 80,056

 Điều kiện thường là chất khí không màu

 Trong không khí ,phản ứng mạnh với hơi nước tạo nên những giọt axit nhỏ lơ lửng gọi là mù axit

 SO3(khí) + H2O(lỏng)  H2SO4(lỏng) + 131,1kJ.

 Ở 44,750 C SO3 khí biến thành chất lỏng không màu

 Nếu tỉ lệ SO3/H2O < 1 gọi là dung dịch axit sunfuric

 Nếu tỉ lệ SO3/H2O > 1 gọi là dung dịch của SO3 trong axit sunfuric hay oleum hay axit sunfuric bốc khói

 Trong kĩ thuật thì hỗn hợp theo tỉ lệ bất kì của SO3với nước đều gọi là Axit Sunfuric.

Bảo quản

 Sản xuất axit Sunfuric là một quá trình liên tục,vì vậy sản phẩm phải đưa liên tục về kho.Axit

được chứa trong các thùng lớn có mái che để tránh bụi

Thùng chứa

 Hình trụ đặt đứng hoặc nằm ,làm bằng tấm thép ,dung tích có thể tới 3000m3.

 Dung tích chung của các thùng phải đảm bảo chứa được lượng axit do phân xưởng sản xuất ra

trong mười ngày.Kho phải có vài thùng để tiện việc sửa chữa,làm vệ sinh

Thùng chứa

Tồn trữ

Link:http://www.sumitomocorp.co.jp/

The key operator of our logistics network is Swiss-based Interacid Trading S.A., a wholly owned subsidiary(công ty

con) of Sumitomo Corporation Interacid Trading owns dedicated large tanks to manage inventory in the regions where major sulfuric acid consumers are located The company has three tank locations around the world: four tanks of 20,000- ton capacity in the United States, eight tanks of 20,000-ton capacity in Chile in South America, and one tank of 13,000-ton capacity in Australia

Tồn trữ

Vận chuyển

 Cự li xa : Dùng các toa thùng đường sắt,dung trong tới 60 tấn

 Cự li gần :dùng ôtô xitec,thùng thép chứa khoảng 0,2 đến 1 tấn ,chai thủy tinh dung tích 30-45 lít

 Axit acquy và axit tinh khiết thường đóng chai 1 lít

Vận chuyển cự li gần

Vận chuyển cự li xa,số lượng lớn

Mức tiêu thụ và sản xuất trên thế giới

 There is enormous demand for sulfuric acid worldwide, with 0.2 billion tons produced globally per year About 10 million tons are supplied via the seaborne trade(Đường thương mại trên biển), and Sumitomo Corporation handles more than one third of this trade, establishing its position as the

world's leading sulfuric acid trader

 Link:http://www.sumitomocorp.co.jp/

Sumitomo Corporation

(seaborne trade)

Sumitomo Corporation

Bộ trưởng, Chủ nhiệm VPCP Nguyễn Xuân Phúc và Giám đốc Tập đoàn Sumitomo Corporation Yasuyaki Abe - Ảnh Chinhphu.vn

Thực trạng trong nước

 Các công ty quan trọng:Nhà máy Supe Lâm Thao(Nhà nước)

 Công nghệ:Liên Xô cũ,Trung Quốc,các nước xã hội chủ nghĩa

 Công ti Supe Phốt phát và Hoá chất Lâm Thao và một số cơ sở ở Thành phố Hồ Chí Minh sản

xuất theo phương pháp tiếp xúc ở quy mô lớn

Nhà máy Supephotphat

Lâm Thao

Nhà máy Supephotphat

Lâm Thao

Supe phốt phát Lâm Thao (19/8/1962)

Nhà máy Supephotphat

Lâm Thao

Sản Phẩm Chính

Thực trạng trong nước

 Nguồn nguyên liệu: chủ yếu sản xuất SO2 từ quặng pirit (FeS2) hay đốt lưu huỳnh với không khí thành SO2 Có thể điều chế SO2 từ khí đihiđrosunfua (H2S), sản phẩm của quá trình làm sạch khí lẫn H2S, hoặc có thể dùng SO2 trong khí thải của nhà máy luyện kim màu

Phương pháp cũ còn điều chế SO2 bằng cách phân huỷ sunfat thiên nhiên (FeSO4.7H2O) ở nhiệt độ cao, đôi khi với sự có mặt của SiO2

Thực trạng trong nước

 Phương án phối trộn lưu huỳnh hoá lỏng nhập khẩu với pyrit của công ty Giáp Lai trong nước đạt sản lượng trên 360 tấn axit sunfuric/ngày, vượt công suất thiết kế 6% Lượng SO2 và bụi xỉ bay ra giảm xuống tới dưới mức tiêu chuẩn, và xỉ thải giảm từ 280

xuống còn 80 tấn/ngày Nhiệt độ xỉ giảm từ 150 xuống còn 60 độ C (Công trình này do kỹ

sư Nguyễn Văn Loan và cộng sự thực hiện, đã đoạt giải nhất trong lĩnh vực Công nghệ bảo vệ môi trường, Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2002)

Tài liệu tham khảo

 Link:http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn/

Nguyên liệu sản xuất

axit sunfuric

1. Bao gồm S nguyên tố

2. Tất cả các hợp chất chứa S:muối sunfua,sunfat kim loại,khí thiên nhiên…

.Hàm lượng S trong vỏ quả đất khoảng 0,1%

Quặng Pyrit

 Pyrit thường :khoáng màu vàng xám ,FeS2 chứa 53,44% 46,56% S

 Lượng S thực tế trong quặng dao động trong khoảng 30% - 52%

 Các nước có trữ lượng lớn : Nga,Nhật,Canada

 Miền Bắc nước ta chỉ phát hiện một số mỏ , trữ lượng không lớn

Quặng Pyrit

 Pyrit tuyển nổi:có chứa nhiều tạp chất,giá trị nhất là Cu.Hàm lượng Cu>1% thì sản xuất Cu có

lợi hơn là đốt trực tiếp để sản xuất axit

 Dùng phương pháp tuyển nổi:làm giàu Cu trong quặng lên 15-20%Cu(tinh quặng Cu).Phần

bã thải chứa 32-40%S gọi là quặng Pyrit tuyển nổi=>Sản xuất Axit

Tuyển Nổi

Tuyển Nổi

 Tuyển nổi là một quá trình tách chọn lọc các khoáng sản từ hỗn hợp bùn quặng bằng cách sử

dụng các chất hoạt động bề mặt hoặc các chất thấm ướt

 Chất hoạt động bề mặt (tiếng Anh: Surfactant, Surface active agent) đó là một chất làm ướt

có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng Là chất mà phân tử của nó phân cực: một đầu ưa nước và một đuôi kị nước

Quặng Pyrit lẫn than và

định nghĩa

 Pyrit lẫn than(thực ra là than đá chứa Pyrit):than đá ở một số mỏ có lẫn cả quặng Pyrit,có

loại có chứa tới 3-5% làm giảm chất lượng than=>Cần loại bỏ các cục than có lẫn Pyrit.Phần than cục loại bỏ chứa tới 33-42%S và 12-18%C gọi là Pyrit lẫn than

Nhược điểm Pyrit lẫn than

 Pyrit lẫn than có hàm lượng S lớn nhưng không thể đốt ngay do hàm lượng C trong đó rất lớn,khi

cháy:

1. Nhiệt lượng tỏa ra rất lớn,làm nhiệt độ khí tăng cao ,làm cho lò đốt mau chóng bị phá hủy.

2. Tiêu tốn nhiều oxi làm làm giảm nồng độ sunfuro và oxi trong khí lò ,gây khó khăn cho các giai

đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất Vì vậy phải nghiền và rửa quặng lẫn than để làm giảm hàm lượng cacbon xuống 3-6% (riêng trong lò lớp sôi có thể đốt được cả quặng có hàm lượng cacbon cao)

Khắc phục

 Vị trí mỏ quặng:Ở miền Bắc nước ta ,mỏ than Na Dương (Lạng Sơn) cũng chứa nhiều S(có mẫu

chứa đến 6-8% S)

 Việc nghiên cứu tách được S ra khỏi than có ý nghĩa kinh tế kĩ thuật rất lớn

1. Tăng được chất lượng than.

2. Đảm bào an toàn (tránh hiện tượng than tự bốc cháy )

3. Đồng thời tận dụng được S là loại nguyên liệu phải mua từ nước ngoài

Quặng Pyrit

Các nguyên liệu khác

Lưu Huỳnh nguyên tố(S)

Thạch Cao

Khí thải tử công nghiệp luyện kim

Đây là chất khí gì?

Gợi ý

Hydro Sunfua

Sản xuất axit Sunfuric theo phương pháp tiếp xúc

 Phương pháp tiếp xúc là phương pháp phổ biến nhất hiện nay ở trong nước và trên toàn thế giới.

 Sản xuất theo phương pháp tiếp xúc gồm 4 giai đoạn :

I.Chế tạo khí Sunfurơ.

II.Làm sạch tạp chất khỏi hỗn hợp khí.

III.Oxi hóa SO3 thành SO2 trên chất xúc tác.

IV.Hấp thụ SO3 thành axit Sunfuric.

Lịch sử của phương pháp

TIẾP XÚC

 Năm 1831, nhà buôn dấm người Anh Peregrine Phillips đã lấy bằng sáng chế cho công nghệ

kinh tế hơn để sản xuất triôxít lưu huỳnh và axít sulfuric đậm đặc, ngày nay được biết đến như

là công nghệ tiếp xúc Cuối cùng thì tất cả các nguồn cung cấp axít sulfuric trên thế giới ngày nay đều sản xuất theo phương pháp này

Công nghệ sản xuất (Phương pháp tiếp

xúc)

kythuatvien_Attachments_395920222010990631857_File3048.swf

Dilution:pha loãng

Công nghệ sản xuất (Phương pháp tiếp xúc)

Công nghệ sản xuất (Phương pháp tiếp xúc)

Đốt nguyên liệu

I. Cơ sở Hóa Lí của quá trình đốt nguyên liệu,

Phản ứng trung gian phân hủy nhiệt:

_2FeS2 2FeS + S2 – 103,9KJ

Hơi S tách ra sẽ cháy giống như đốt S nguyên tố:

_S2 + 2O2 2SO2 +724,8KJ (Chế tạo khí Sunfuro)

Đốt nguyên liệu

 Sau khi tách S,nguyên liệu trở nên xốp , tạo điều kiện tốt cho nó tiếp tục cháy FeS cũng cháy theo phản ứng

 4FeS + 7O2  2Fe2O3 + 4SO2

Đốt nguyên liệu

 Tóm lại: Sản phẩm của quá trình đốt cháy quặng Pyrit gồm hỗn hợp khí lò chứa SO2(lẫn một ít SO3) và xỉ chủ yếu là Fe2O3 hoặc Fe3O4 .Sở dĩ có khí SO3 trong khí lò vì ở nhiệt độ thấp ,một phần muối sunfat trong quặng bị phân hủy cho SO3 Mặt khác ,bản thân Fe2O3 trong xỉ đóng vai trò xúc tác cho chuyển hóa SO2 thành SO3 (Tất nhiên SO3 chỉ tồn tại trong khí lò khi nhiệt độ khí ra khỏi lò nhỏ hơn nhiệt độ phân hủy hoàn toàn SO3)

Đốt nguyên liệu

 III Sử dụng xỉ và nhiệt khi đốt nguyên liệu:

 1.Sử dụng xỉ :

 Khi đốt quặng pyrit ,có thải một lượng xỉ khá lớn (trên 70% lượng quặng khô).Thành phần xỉ chủ

yếu là sắt oxit (gần 50% Fe),ngoài ra còn một số kim loại quý như Cu,Co,Zn,Au,Ag,Ta

 Vì xỉ có lượng Fe cao nên đó là một loại nguyên liệu quý cho công nghiệp luyện kim.Nhưng trước

khi nấu gang phải phải tách hết S còn lại trong xỉ và các kim loại màu

Đốt nguyên liệu

 Một lượng nhỏ Fe2O3 trong xỉ (thường lấy ở lọc điện khô) dùng để điều chế chất màu vô cơ : Cho nó tác dụng với axit Sunfuric rồi nung sắt sunfat tạo thành Tùy nhiệt độ nung ,có thể thu các dạng sắt oxit có màu sắc khác nhau.Ngoài ra,Fe2O3 còn làm phụ gia trong sản xuất xi măng Pooc lăng

 Để tách các kim loại màu có trong xỉ có nhiều phương pháp khác nhau.VD:Sunfat hóa hoặc Clo

hóa rồi đem điện phân tách kim loại

Đốt nguyên liệu

 Nếu sử dụng tổng hợp được xỉ thì cứ 1000 tấn xỉ có thể thu được 800 tấn tinh quặng Fe (hàm

lượng 55-63% Fe) ;3,3-4 tấn Cu ;3,3-4,3 tấn Zn;0,8-1 Kg Au,10 Kg Ag,80 Kg Co,70 tấn Na2SO4

Đốt nguyên liệu

 Kết luận:Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt nguyên liệu chiếm từ 52-65% tổng lượng nhiệt

(Tận dụng nhiệt ở công đoạn lò đốt.)

 Để sản xuất 1 tấn H2SO4 phải tiêu tốn 50-100 Kwh (tính chuyển ra là 0,18-0,16 triệu kJ)

 Như vậy cần chỉ cần sử dụng được một phần lượng nhiệt tỏa ra là nhà máy sản xuất Axit có thể

tự cung cấp điện cho mình.(Phải tính đến H của nhà máy điện) Giá thành sản xuất axit giảm đi nhiều.(Yếu tố cải tiến công nghệ)

Tách bụi khỏi hỗn hợp khí

 Khi đốt quặng , khí lò thường kéo theo các hạt bụi xỉ Lượng bụi trong hổn hợp khí phụ thuộc vào loại quặng ,kích thước các hạt xỉ ,cấu tạo lò đốt Hàm lượng bụi trong khí khi đốt quặng trong lò nhiều tầng khoảng 1-10 g/m3

 Đường kính trung bình các hạt bụi từ vài chục đến vài micromet.

Khó khăn cho sản xuất

1.Lắng trong các thiết bị,đường ống làm tăng trở lực của hệ thống ,tắc van ,tắc ống dẫn axit.2.Theo axit tuần hoàn lắng trên bề mặt các ống làm nguội , giảm hệ số truyền nhiệt

3.Làm bẩn axit sản phẩm

4.Che phủ bề mặt xúc tác ,làm giảm hoạt tính

Phương pháp lọc bụi

 I.Phương pháp cơ học:

 Lớp vật liệu hạt (đá bọt ,cát ) được đặt vào khoảng không gian hình vành khăn giữa hai tấm lưới

 Ưu điểm nổi bật của loại này là tháo vật liệu bẩn ra và nạp liệu mới vào rất nhanh

 Nói chung ,các thiết bị lắng bụi kiểu cơ học có cấu tạo đơn giản

nhưng hiệu suất lắng bụi thấp Vì vậy trong sản xuất axit Sunfuric chỉ dùng để lắng sơ bộ khi hàm lương bụi trong khí lớn.

Lọc bụi bằng lớp vật liệu hạt

Lọc bụi bằng lớp vật liệu hạt: 1-Tấm phân phối khí

2-Lưới 3-Lớp vật liệu hạt 4-Cửa nạp và tháo vật liệu

Phương pháp tĩnh điện

 II.Phương pháp lọc điện:

 Được dùng phổ biến trong công nghiệp nói chung

 Có thể tách được bụi ,hiệu suất tách bụi lên tới 99%,thậm chí tới 99,9%(Lưu ý độ thay đổi,không phải chỉ là hình thức)

 Tiêu hao điện năng để tách bụi khoảng 0,1-0,8 kWh/1000 mét khối khí ,trở lực của lọc điện chỉ 3-15

mm nước=>Năng lượng tiêu hao nhỏ.

 Chú ý:

 Thời gian khí đi giữa các điện cực khoảng 3-5 giây ,tốc độ khí lọc điện 0,5-1 m/giây

 Điện thế một chiều giữa hai điện cực từ 50-100kV.Muốn đạt yêu cầu này phải đưa dòng điện xoay chiều từ lưới điện 220V hoặc 380V qua biến áp ,qua nắn dòng kiểu cơ khí hoặc bán dẫn

Xyclon

Nguyên lí hoạt động của Xyclon

 Nguyên lý: khi hỗn hợp khí và bụi với tốc độ 12 – 25 m/s đi vào phân ly , khí từ chuyển động

thẳng qua chuyển động xoáy tròn Đại bộ phận chúng sẽ chuyển động xoắn men theo vách hình trụ đi xuống Dòng khí có bụi khi chuyển động xoáy sinh ra lực ly tâm , các hạt có trọng lượng lớn hơn khí văng ra vách bên ngoài Đại bộ phận hạt do trọng lực rơi xuống dưới dọc theo vách hình trụ đi vào phễu tro Khi dòng khí đến tận cùng của hình chóp, với phương hướng xoáy dòng như cũ, từ dưới chuyển động đi lên theo hình xoắn ốc Cuối cùng khí được phân ly thải ra ngoài theo ống thải

 Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, giá thành thấp - Chịu được nhiệt độ cao, có thể tới 900 độ C Hiệu suất phân ly:

80 - 90% Ứng dụng: Thu hồi bụi gỗ, bụi mài, làm thiết bị xử lý bậc 1 trong dây chuyền có nhiều thiết bị xử lý…

Hiệu suất lọc bụi của một số loại Xyclon

Sơ đồ cấu tạo

Hoppers:Rây Plates:Tấm

Mô tả nguyên lí

Electrode:điện cực

Xúc tác

 A.Giới thiệu vài loại chất xúc tác cho phản ứng oxi hóa SO2

 Chia làm 2 loại:Kim loại và Phi kim loại(các oxit,muối,gốm,sứ…)

 I.Xúc tác kim loại:

 Platin được sử dụng đầu tiên(1831) do Philips đề xướng.

 Ngoài ra,hợp kim của Ag ,vàng với Platin,molipden cũng có

hoạt tính cao cho phản ứng oxi hóa

Xúc tác

 II.Xúc tác phi kim loại

 a.Xúc tác oxit kim loại:

 1.Xúc tác sắt oxit được phát hiện sớm nhất (1849) được chế tạo từ xỉ quặng

Xúc tác

 2.Xúc tác Crom oxit có hoạt tính ban đầu tương đối cao ,nhưng sau một thời gian làm

việc ,nó bị chuyển thành Cromsunfat nên hoạt tính giảm.

 3.Các oxit của Cu,Mn,Sn,Ti,Mo,Cs,Th , ở nhiệt độ cao cũng có hoạt tính với phản

ứng oxi hóa SO2.

 2.Hỗn hợp Vanadi Oxit ,Me2O,SiO2:Điều kiện cần thiết để chế tạo xúc tác Vanadi hoạt tính cao.

 3.SiO2(ở dạng tự do hoặc liên kết với các chất khác )chiếm phần chủ yếu trong xúc tác (độ xốp,bề mặt bên trong…).Tùy theo thành phần và phương pháp chế tạo xúc tác ,cấu trúc đó thay đổi và do đó ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác

Xúc Tác

 Vì vậy xúc tác Vanadi bao giờ cũng có các thành phần chính sau:

 1.V2O5 là thành phần hoạt tính của xúc tác (hàm lượng 5-12%).

 2.Muối của kim loại Kiềm (K,Rb,Li,Cs,Na) là chất kích động=>Làm tăng hoạt tính xúc tác lên hàng trăm

lần .Tỷ lệ kim loại Kiềm:V (hay tỉ lệ Me2O:V2O5),dao động trong phạm vi khá rộng (1:16:1) Khi tăng tỉ

lệ Me2O:V2O5 nhiệt độ hoạt tính của xúc tác giảm và độ bền nhiệt tăng.Ngoài nhóm kim loại Kiềm ,các nguyên tố nhóm Lantan(La,Ce(Xeri),Pr(Prazeodim),Nd(Neodim…)