Phương pháp sản xuất axit photphoric

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP1.2.Nguyên liệu -Nguyên liệu gốc để sản xuất axit phot phoric là quặng photphat như apatit Ca5PO4X, photphorit Ca3PO42 hoặc than xương chứa nhiều photphat.

KỸ THUẬT PHẢN ỨNG HÓA HỌC

Ths.Nguyễn Thanh Liêm

• Công thức cấu tạo:

- Các liên kết trong H3PO4 là liên

• Tính chất vật lý:

- Acid photphoric là chất rắn tinh thể không màu

- Khối lượng riêng là 1,87 g/cm3

- Nhiệt độ nóng chảy là 42,350C

- Phân huỷ ở 2130C tan trong etanol, nước

- Trong cấu trúc tinh thể của nó gồm có những nhóm tứ diện

PO4, liên kết với nhau bằng liên kết hidro

Acid orthophotphoric tan trong nước đó được giải thích bằng

sự tạo thành liên kết hidro giữa những phân tử H3PO4 và những phân tử H2O

• Làm quỳ tím hoá đỏ hoặc hồng.

• Phản ứng với oxit bazo:

H3PO4 + Na2O  Na3PO4 + H2O

• Phản ứng với bazo:

NaOH + H3PO4 > NaH2PO4 + H2O 2NaOH + H3PO4 > Na2HPO4 + 2H2O 3NaOH + H3PO4 > Na3PO4 + 3H2O

• Phản ứng với kim loại:

NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

ACID PHOTPHORIC

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP

• Trong công nghiệp:

- Điều chế H3PO4 bằng cách oxi hoá P trong không khí

4P + 5O2 = 2P2O5

P2O5 + H2O = 2HPO3 Acid metaPhotphoric HPO3 + H2O = H3PO4 Acid octoPhotphoric

- Điều chế H3PO4 bằng phương pháp trích li là phân huỷ quặng photphorit hoặc quặng aptit bằng axit sunfuric đặc Để thu

được H3PO4 có độ tinh khiết cao hơn và nồng độ cao hơn,

người ta điều chế bằng phương pháp nhiệt

Ca5(PO4)3F+ 5H2SO4+ 2,5H2O  3H 3 PO4+5CaSO4.0,5H2O+HF (1)

2NH H PO +H SO (NH ) SO +2H PO (2)

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP

1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP

1.2.Nguyên liệu

-Nguyên liệu gốc để sản xuất axit phot phoric là quặng

photphat như apatit Ca5(PO4)X, photphorit Ca3(PO4)2 hoặc than xương chứa nhiều photphat

- Nguyên liệu thứ cấp là photpho nguyên tố

 Như vậy nguyên liệu chủ yếu để sản xuất là quặng photphat

như apatit, và axit sunfuaric

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

• Quặng apatit • Axit sunfuric 98%

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

2.2 Quy trình sản xuất:

• Giai đoạn1 : Chuẩn bị bùn quặng

• Giai đoạn 2 : Phân huỷ

• Giai đoạn 3 : Kết tinh

• Giai đoạn 4 : Lọc

• Giai đoạn 5 : Cô đặc axít

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

Chuẩn bị bùn

quặng

Sấy, nghiền

Hạt (150m)

Giai đoạn 1

1.Axit H2SO4 98%

2 Lọc

hỗn hợp photphat (Axit photphoric

loãng)

Phân hủy 85-900C

Axit photphoric ngậm ½ H2O

Giai đoạn 2

Kết tinh Nguội ở 55-600C

Axit photphoric Gíp ngậm 2H2O

Giai đoạn 3 Lọc

Loại bỏ gíp

Axit photphoric loãng

Giai đoạn 4

Axit photphoric 52%

Cô đặc axit Giai đoạn 5

• Phương trình phản ứng:

Ca3(PO4) + CaF2 + 10H2SO4 → 6H3PO4 + 10CaSO4 + nH2O +2HF

 Vậy, quá trình sản xuất axit photphoric sẽ phát sinh chất thải gồm khí thải HF, SiF4 và chất thải rắn CaSO4.2H2O

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:

• Hàm lượng P2O5 thấp hơn tiêu chuẩn

• Tỷ lệ P2O5 cao thì tiêu tốn nhiều axit H2SO4

• Hàm lượng MgO cao sẽ không tốt

• Hàm lượng oxit Fe2O3 + Al2O3 lớn hơn 2-3% thì giảm năng suất và hiệu suất thu hồi P2O5

• Silic có trong quặng sẽ tác dụng với HF

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

• Silic có trong quặng sẽ tác dụng với HF Hàm lượng clo trên 0,03% gây nên ăn mòn théo không rỉ

• Hàm lượng cao các chất hữu cơ trong quặng gây nên hiện tượng tăng bọt,tăng độ nhớt và cản trở quá trình lọc

• CO tạo ra bọt trong thiết bị phân hủy Ảnh hưởng của flo

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

• Một vài loại quặng photphat chứa các sunfua sẽ tạo thành hyđro sunfua (H2S), khí này có chiều

hướng làm tăng độ ăn mòn thiết bị

• Stronti (Sr) và các nguyên tố đất hiếm dãy lantanoit có trong một số loại quặng photphat có thể gây ra trở ngại trong sản

xuất axit photphoric

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

• Hàm lượng cao của tạp chất độc hại trong quặng

• Nếu quặng có độ cứng cao thì công suất nghiền phải lớn hơn

Quặng có độ phong hóa và hoạt tính thấp thì cần phải nghiền mịn hơn

• Khả năng lọc bùn axit là một trong những đặc tính quan trọng của quặng photphat trong sản xuất axit photphoric

• Hàm lượng H SO 75% thích hợp để đạt hiệu suất phân huỷ

2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚT

• Giai đoạn 2: Đốt phốt pho với oxi trong không khí.

• Giai đoạn 3: Ngưng tụ, hấp thụ tạo axít có nồng độ yêu cầu

3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ

3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ

+ Ca3(PO4)2 dư P (hơi) + CaO

(xỉ)

+ SiO2

Ngưng tụ

P4( màu vàng) Canxisilicat

+ O2 dư Photpho oxit

(P4O10)

Pherophotpho

Làm nguội Axit H3PO4

• Phương trình phản ứng:

Ca3(PO4)2 + 8C → Ca3P2 + 8CO

3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 → 4P4 + 24CaO

CaO + SiO2 → CaSiO3

4Ca3(PO4)2 + 4Ca3P2 + SiO 2 +8C → 4P4 + 23CaO + CaSiO3 + 8CO↑

P4 + 5O2 → P4O10 + 3025kJ.

P 4O10 + 6H2O → 4H3PO4 + 378kJ

3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXIT

PHOTPHORIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ

Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm

Sản xuất axit bằng

phương pháp ướt • Nhiệt độ phản ứng không quá lớn

• Hiệu suất thu hồi photpho cao

• Nồng độ axit không cao, độ tinh khiết không lớn

• Nguyên liệu đầu vào khá lớn

• Thải ra lượng khí HF độc hại

Sản xuất axit bằng

phương pháp khô • Nồng độ axit cao, độ tinh khiết cao

• Ít tiêu tốn nguyên liệu đầu vào

• Cần cung caaspo nhiệt độ cao trên 15000C

• Hiệu suất thu hồi photpho không cao

• Sản phẩm thải khá lớn gồm 1

số chất như: CaSiO2, phero photpho…

4 ỨNG DỤNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Lớp D13HPT01 Nhóm 10 29