- Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học CHƯƠNG I CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỂN HÌNH TRONG KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC CHẤT VÔ CƠ I. - Ứng với nhiệt độ phản ứng có xuất hiện pha khác: lỏng, khí. - Tăng nhiệt độ: Nhiệt độ nung ≥ nhiệt độ phản ứng Tăng nhiệt độ. - Hỗn hợp eutecti là hỗn hợp có nhiệt độ thấp nhất. - Tăng nhiệt độ quá nhanh → không tốt. - 4 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Khả năng hoà tan phụ thuộc sự tương tác giữa dung môi và chất tan. - Hoà tan hoá học 6 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học dG. - 7 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Ví dụ: T1 - x 1o. - 8 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học - Nhận thấy rằng hầu hết các muối khó tan trở nên khó tan hơn ở dạng hydroxit. - 9 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học CHƯƠNG II. - Hỗn hợp đẳng phí sôi ở nhiệt độ 336,50C. - 4H2O H2SO4.2H2O H2SO4.H2O H2SO Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 6 H2SO4.SO H2SO4.2SO SO Giải thích: giữa hai chất tạo nên hợp chất eutecti nên nhiệt độ kết tinh thấp hơn. - Hiện tượng bốc khói của oleum: SO3 + H2O H2SO4 hơi ngưng tụ thành mù axit (giống mù sương tương tự HCl) 12 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Nhiệt độ sôi của acid sulfuric và oleum ở 760 mmHg Khi tăng nồng độ, áp suất hơi trên dung dịch axit giảm, đạt cực tiểu ở 98,3% H2SO4, sau đó lại tăng. - Sản xuất acid sulfuric I. - 14 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học II. - FeO + O2 = Fe3O4 15 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Fe3O4 + O2 = Fe2O3 * Sản phẩm quá trình. - n − my CO = .100 (a) 2 100 − y(m − 1) 16 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học y C SO = .100 (b) 2 100 − y(m − 1. - 21 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 1. - giàn ống nước làm nguội Lò lớp sôi đốt quặng 22 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học d. - Nhiệt độ của khí trong thiết bị lọc điện khô khoảng 350 – 4000C. - Ở nhiệt độ này các hợp chất của asen và selen ở thể hơi nên không thể khử được. - ta được : 25 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học KP x= 1 Kp + P(b − ax ax / 2 Vậy: khi nhiệt độ tăng thì kp giảm, x giảm Khi P tăng thì x tăng Khi b tăng thì x tăng Khi a tăng thì x giảm. - 26 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học * SiO2 ở dạng xốp như đá diatomit, silicagel, zeolit, kalisilicat. - Ở nhiệt độ làm việc (trên 3800 C) các hợp chất này nóng chảy trên bề mặt chất mang. - Ở nhiệt độ thấp và nồng độ SO3 trong hỗn hợp khí cao (giai đoạn đầu của quá trình chuyển hoá) sẽ tạo thành hợp chất vanidyl sulfat: V2O5 + SO3 + SO2. - -Ở nhiệt độ thấp (dưới 5500C. - 27 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học -Ở nhiệt độ cao trên 5500C : As2O5 + V2O5 = As2O5 .V2O5 dễ thăng hoa tách khỏi xúc tác, đi theo dòng khí xuống các lớp xúc tác phía dưới, tạo thành vỏ bao bọc hạt xúc tác. - Nhưng ở nhiệt độ thấp (khi sửa chữa, dừng xưởng. - Ngoài ra khi tăng nhiệt độ quá cao (trên 6200C) hoạt tính xúc tác cũng bị giảm nhanh. - Nhiệt độ thích hợp: SO2 + ½ O2. - Ở nhiệt độ thấp khi tăng nhiệt độ thì hằng số tốc độ phản ứng k tăng nhanh còn KP giảm chậm. - 28 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Tốc độ phản ứng Nhiệt độ Liên hệ giữa tốc độ phản ứng và nhiệt độ Tth 4 3 1 2 x,% Mối liên hệ giữa nhiệt độ thích hợp với mức chuyển hoá ứng với các nguyên liệu khác nhau. - x Đường cân bằng Đường Tth To Giản đồ cân bằng 4905 Nhiệt độ thích hợp: Tth = x lg + 4,937 b − ax (1 − x) 2 100 − ax 2 29 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Ta thấy rằng nhiệt độ thích hợp trong quá trình chuyển hoá SO2 không phải là một hằng số mà phụ thuộc vào nồng độ ban đầu a của SO2 trong hỗn hợp khí và mức độ chuyển hoá x. - Khi mức chuyển hoá tăng thì nhiệt độ thích hợp giảm. - Do đó giai đoạn cuối của quá trình phải tiến hành ở nhiệt độ thấp để vừa tăng mức chuyển hoá cân bằng, vừa tăng tốc độ phản ứng. - Nhưng nhiệt độ thích hợp lại thay đổi trong quá trình oxy hoá SO2. - Từ đó suy ra nhiệt độ thích hợp. - Đầu tiên, hỗn hợp khí được đốt nóng đến nhiệt độ hoạt tính của xúc tác (điểm Ao. - Do quá trình oxy hoá SO2 toả nhiệt nên nhiệt độ của hỗn hợp khí tăng cao (đoạn AoA). - Như vậy hệ số tăng nhiệt độ phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ SO2 . - Vì vậy, trước khi phản ứng đạt mức chuyển hoá cân bằng, ví dụ tới điểm nằm giữa đường cân bằng và đường nhiệt độ thích hợp, tại đó tốc độ phản ứng đạt 0,8 -0,9 giá trị cực đại, người ta tiến hành làm nguội hỗn hợp khí để quá trình tiếp theo 30 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học làm việc ở nhiệt độ gần với nhiệt độ thích hợp hơn. - 2⎠ (chỉ thích hợp ở nhiệt độ thấp do bỏ qua phản ứng nghịch) β là hệ số hiệu chỉnh việc tăng nồng độ do giảm thể tích chung của hỗn hợp khí sau phản ứng và có giá trị là : 100 β= 100 + ax 33 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Khi ở nhiệt độ cao phải tính đến phản ứng nghịch. - 35 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Mức hấp thụ SO3 ở tháp oleum khi nồng độ SO3 trong hỗn hợp khí khác nhau Do đó để nâng cao hiệu suất hấp thu phải hạ nhiệt độ của oleum hấp thu và đưa hỗn hợp khí tiếp tục qua tháp hấp thụ thứ hai tưới bằng monohydrat (acid sulfuric 100. - Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ của axit tưới đến hiệu suất hấp thụ 36 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ của axit tưới đến tốc độ hấp thụ SO3 Để tăng Q, có thể xem xét các trường hợp sau. - 37 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học b. - Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ axit đến tốc độ của quá trình. - Khi nhiệt độ và nồng độ tăng thì tốc độ phản ứng giảm. - Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình hấp thụ: Nhiệt độ, 0C Mức độ hấp thụ. - Nhiệt độ tới hạn phụ thuộc vào nồng độ axit tưới. - SO3 tự do 7,5% SO3 tự do Nhiệt độ tới hạn, 0C Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học IV. - 39 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học CHƯƠNG III. - 47 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 2.1. - Nhược điểm: 48 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học + Đòi hỏi đá quặng có chất lượng cao hơn. - Phản ứng. - 49 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 2.3. - 50 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học *Nhược điểm. - 51 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 3.3. - 52 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 3. - Quá trình kết tủa Canxi sulfat: Tuỳ theo nhiệt độ tiến hành phản ứng và nồng độ H3PO4 mà sản phẩm thu được khác nhau. - Sự kết tủa CaSO4 phụ thuộc vào nồng độ H2SO4 ban đầu và nhiệt độ pha lỏng. - 53 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học b. - 54 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Mức độ B phân hủy D C A Nồng độ H2SO4 Giải thích. - Nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ của quá trình thì tốc độ phân hủy quặng tăng. - Tuy nhiên sản phẩm acid phosphoric thu được có nồng độ khác nhau tùy theo nhiệt độ của quá trình. - 55 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học CHƯƠNG IV. - NH3 là một chất bền ở nhiệt độ thường có khả năng phản ứng mạnh. - Chiều thuận cần nhiệt độ thấp áp suất cao có xúc tác sắt. - Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sôi Điểm tới hạn Khí (0C) (oC) Nhiệt độ (0C) Áp suất (atm) Oxy Argon Nitơ Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 2. - Sau đó cho hỗn hợp hơi - khí vào 57 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học lò ống đi trong các ống chứa Ni, bên ngoài đốt đến nhiệt độ 700 → 750°C ở đây phản ứng (2) xảy ra. - 59 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học C. - II.Công nghệ sản xuất HNO3 loãng : 1. - 60 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 1. - b)Ðiều chế acid nitric : 2NO + O2 ⇔ 2NO2 + 112,3 kJ 61 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Phản ứng xảy ra hoàn toàn ở nhiệt độ dưới 150 oC. - 62 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 2.1 Quy trình sản xuất HNO3 loãng ở áp suất trung bình. - Hỗn hợp khí được quạt 63 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học thổi vào hệ thống các tháp hấp thụ tưới băng HNO3. - Ở nhiệt độ 1300C: (NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2 2. - Các phương pháp sản xuất urê: a) HOCN + NH3 =(NH2)2CO Phương pháp này ít được sử dụng do phản ứng xảy ra ở nhiệt độ áp suất cao, HOCN gây độc hại. - 66 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Nhiệt độ quá trình sản xuất cao hơn nhiệt độ nóng chảy của urê nên urê trong quá trình sản xuất ở dạng nóng chảy, áp suất hơi lớn. - Quy trình công nghệ: a. - 67 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Sơ đồ khối quy trình sản xuất urê thu hồi CO2 b. - Nhiệt độ. - Khi tăng nhiệt độ mức độ chuyển hóa tăng c. - Quy trình công nghệ tổng quát cho một quá trình sản xuất urê 1. - Thiết bị có thể vận hành ở nhiều áp suất và nhiệt độ khác nhau. - 72 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 2. - Sơ đồ quy trình sản xuất UAN 74 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học B. - Công nghệ sản xuất superphotphat đơn 1. - Nhiệt độ phản ứng (1) duy trì ở 110-1200C. - Ở nhiệt độ này tốc độ phân hủy quặng cao, độ ẩm sản phẩm thấp. - Nhiệt độ thích 75 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học hợp cho quá trình ủ là 35-400C. - 76 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học e. - Nhiệt độ axit và thiết bị trộn liên qua đến nhau. - 78 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học + Axit dùng phải đậm đặc. - Nhiệt độ 45-500C. - 91 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Theo phương pháp này tỉ lệ N:P2O5=1:0,6. - 93 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học C (K2O) P (N) P2O5 A H B a. - Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học x y z b = b1. - 31,94% hàm lượng % phân φ A (14% P2O5 + 2,5% N): 58,33% Hàm lượng các cấu tử dinh dưỡng: K2O: 4,08% P2O5: 8,17% N: 8,17% N:P:K=2:2:1 97 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học 3. - C =1 n p k C = 1 Æ C Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học Vậy cần lấy: 9,5% muối Kali (41% K2O) 57,1% muối φ A (14% P2O5 + 2,5% N) 31,3% muối SA (21% N) 2,1% chất độn (đất sét, cao lanh. - 66 102 Bài giảng Công nghệ sản xuất các hợp chất Vô Cơ – 2006 BM Công Nghệ Hóa Học TÀI LIỆU THAM KHẢO 1