QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC - Copy

Axit sulfuric là hóa chất lỏng không màu, không mùi và sánh, hòa tan trong nước và trong một phản ứng tỏa nhiệt cao.. Tính chất hóa học• Axit sulfuric H2SO4 làm chuyển màu quỳ tím thành

I KHÁI NIỆM VÀ CẤU TẠO

A TỔNG QUAN VỀ AXIT SULFURIC

I GIAI ĐOẠN 1: CHẾ TẠO KHÍ SO 2 TỪ QUẶNG PIRIT SẮT

B Quá trình sản xuất: phương pháp tiếp xúc kép từ nguyên liệu Fes2

KHÁI NIỆM VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ

Axit Sulfuric là gì?

• Axit sulfuric – H2SO4, là một axit vô cơ Axit sulfuric là hóa chất lỏng không màu, không mùi và sánh, hòa tan trong nước và trong một phản ứng tỏa nhiệt cao. 

• Đặc biệt, hoàn toàn không tìm thấy H2SO4 tinh khiết trên Trái Đất Ngoài ra, axit sulfuric còn là thành phần của mưa axit

Tính chất vật lý

• Axit sulfuric là chất lỏng, sánh như dầu, không màu, không mùi, không bay hơi và nặng hơn nước (H2SO4 98% có D = 1,84 g/cm3), khó bay hơi và tan vô hạn trong nước

CÁC TÍNH CHẤT CỦA H2SO4

Tính chất hóa học

• Axit sulfuric H2SO4 làm chuyển màu quỳ tím thành đỏ

CÁC TÍNH CHẤT CỦA H2SO4

ỨNG DỤNG CỦA H2SO4

Trong sản xuất công nghiệp

Mỗi năm có khoảng 160 triệu tấn H2SO4, trong đó nổi bật khi được sử dụng trong các ngành

sản xuất luyện kim 2%, phẩm nhuộm 2%, chất dẻo 5%, chất tẩy rửa 14%, giấy, sợi 8%…

Trong phòng thí nghiệm

Điều chế các axit khác yếu hơn : HNO3 HCl

Trong xử lý nước thải

Để lọc các tạp chất, cũng như cải thiện mùi vị của nước, trung hòa pH trong nước, và sử dụng để loại

bỏ các ion , có trong nước thải.

Trong sản xuất phân bón

Để sản xuất các loại phân photphate, canxi dihydrogen photphat, amoni photphate, và cũng dùng để

sản xuất Amoni sunfat.

•  

ỨNG DỤNG CỦA H2SO4

NHỮNG LƯU Ý KHI SỬ DỤNG AXIT SULFURIC

• Axit Sulfuric H2SO4 rất nguy hiểm, bắn vào da có thể gây bỏng nặng, bắn vào mắt có thể bị mù, các vật liệu bằng giấy, vải sẽ bị cháy nếu tiếp xúc với H2SO4

• Khi đun nóng Axit Sulfuric sẽ xuất hiện khí SO2 và SO3 Đây là những loại khí rất độc hại

B Quá trình sản xuất: phương pháp tiếp xúc kép từ nguyên liệu FeS 2

Giai đoạn 1: chế tạo khí SO2 từ quặng Pirit sắt

FeS tiếp tục bị đốt cháy

4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2

b Kết quả

Quá trình đốt pirit ta thu được:

Hỗp hợp khí 7 - 9% SO2, 10 - 11% O2 còn lại là Nitơ với một số tạp chất

Thanh phần xỉ còn lại của lò đốt là Fe2O3 và Fe3O4 sử dụng cho kỹ nghệ luyện gang hay sản xuất xi măng

Giai đoạn 1: chế tạo khí SO2 từ quặng Pirit sắt

c Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình đốt pirit:

• Nhiệt độ: nên duy trì ở nhiệt độ: 600°C – 800°C Vượt quá giới hạn này đều không có lợi

• Diện tiếp xúc giữa nguyên liệu và Oxy trong không khí: kích thước quặng thích hợp thường là nhỏ hơn 8mm

• Lượng oxi thổi vào lò: Oxi thổi vào lò càng nhiều, tốc độ cháy của quặng càng nhanh, khống chế cho Oxi dư lại

khoảng 11% trong hỗn hợp khí để dùng trong giai đoạn tiếp theo

• Ngoài ra, tốc độ cháy của quặng Pirit còn phụ thuộc vào thành phần, cấu tạo tinh thể của quặng và các tạp chất chứa

trong đó

Giai đoạn 1: chế tạo khí SO2 từ quặng Pirit sắt

d Một số lò được sử dụng để đốt Pirit

Giai đoạn 1: chế tạo khí SO2 từ quặng Pirit sắt

Giai đoạn 2 : Tinh chế hỗn hợp SO2

• Tách bụi ra khỏi hỗn hợp khí có kích thước lớn bằng thiết bị lắng ly tâm xiclon, bụi có kích

thước nhỏ tách bằng thiết bị lọc điện

• Tách Asen và Selen oxit bằng cách cho khí qua tháp rửa từ dưới lên, axit sulfuric từ trên

xuống, các bụi asen và selenoxit bị hòa tan hoặc lắng xuống đáy tháp

• Tách mù axit sulfuric bằng thiết bị lọc điện ướt

• Tách hơi nước nhờ axit sulfuric đặc đi từ trên xuống khí đi từ dưới lên

Giai đoạn 3 : Oxi hóa SO2 thành SO3

Nhiệt độ

a) Phản ứng oxi hóa Phản ứng oxi hóa trên xúc tác rắn V2O5 là một quá trình thuận nghịch, phản ứng tỏa nhiệt:

  2SO2 + O2 2SO3 + Q

Cân bằng của phản ứng chuyển dịch về phía tạo thành SO3 khi tăng áp suất và giảm nhiệt độ

b) Điều kiện ảnh hưởng

• Nhiệt độ:

Giá trị hằng số cân bằng Kp= ảnh hưởng đến nhiệt độ như sau:

Phản ứng oxi hóa SO2 chỉ xảy ra với một tốc độ rõ rệt ở những nhiệt độ trên 400°C

Tùy vào thành phần hỗn hợp khí, mức độ oxi hóa SO2 thành SO3 sẽ thay đổi

Giai đoạn 3 : Oxi hóa SO2 thành SO3

T0C Mức độ oxi hóa SO 2 ( %) T0C Mức độ oxi hóa SO 2 ( %)

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến trạng trạng thái cân bằng đối với hỗn hợp này như sau:

Giai đoạn 3 : Oxi hóa SO2 thành SO3

Xúc tác Platin Xúc tác vanadi oxit Xúc tác sắt oxit Fe2O3

• Chất xúc tác

Có thể chia thành 2 nhóm: nhóm chứa platin và nhôm gồm oxit kim loại

Khả năng hoạt độ theo thứ tự giảm dần

Mức độ dễ bị ngộ độc bởi Asen Oxit As2O3 cũng theo thứ tự trên

Giai đoạn 3 : Oxi hóa SO2 thành SO3

• Thời gian tiếp xúc:

Mức độ chuyển hóa SO2 thành SO3 tỉ lệ thuận với thời gian tiếp xúc của các chất tham gia phản ứng với chất xúc tác

 Điều kiện thích hợp : là hỗn hợp khí chứa 7% SO2, 11%O2 còn lại là Nito và các khí khác; phản ứng tiến hành ở 450°C và áp suất khí quyển

Giai đoạn 3 : Oxi hóa SO2 thành SO3

Giai đoạn 4 : Hấp thụ SO3

a, Các phản ứng

Thực hiện trong tháp hấp thụ, chất lỏng đi từ đỉnh tháp xuống, khí SO3 đi từ dưới lên:

mSO3 + H2O = H2SO4.(m-1)SO3

b, Điều kiện thích hợp của quá trình hấp thụ:

Trước khi vào tháp khí SO2 được làm lạnh đến nhiệt độ < 60°C

Nhiệt độ trong tháp duy trì ở nhiệt độ 60°C

Hiệu suất hấp phụ đạt đến trên 99%

c, Kết quả thu được

Tùy hệ số m ta thu được axit khác nhau:

m = 1 axit có nồng độ 100%, m > 1 tạo thành olêum H2SO4.nSO3, m < 1 axit có nồng độ < 100%

Hiệu suất hấp thụ phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ axit

Giai đoạn 4 : Hấp thụ SO3