Quy trình công nghệ sản xuất axit photphoric từ quặng apatit | Lí thuyết Hoá đại cương | Trường Đại học khoa học Tự nhiên
Acid phosphoric là chất rắn tinh thể không màu, khối lượng riêng 1,87 g/cm3; nhiệt độ nóng chảy = 42,350C (dạng H3PO4.H2O có nhiệt độ nóng chảy = 29,320C); phân hủy ở 2130C. Tan trong etanol, nước (với bất kì tỉ lệ nào). Trong cấu trúc tinh thể của nó gồm có những nhóm tứ diện PO43-, liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời đọc đón xem!
Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Thông tin:
Tác giả:
Thông tin :
Môn:
Trường:
Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT H3PO4 I. KHÁI QUÁT VỀ H3PO4
Acid phosphoric là chất rắn tinh thể không màu, khối lượng riêng 1,87 g/cm3; nhiệt ộ
nóng chảy = 42,350C (dạng H3PO4.H2O có nhiệt ộ nóng chảy = 29,320C); phân hủy ở
2130C. Tan trong etanol, nước (với bất kì tỉ lệ nào). Trong cấu trúc tinh thể của nó gồm
có những nhóm tứ diện PO 3-
4 , liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Cấu trúc ó vẫn còn
ược giữ lại trong dung dịch ậm ặc của acid ở trong nước và làm cho dung dịch ó sánh giống như nước ường.
Acid orthophosphoric tan trong nước ó ược giải thích bằng sự tạo thành liên kết hydro
giữa những phân tử H3PO4 và những phân tử H2O.
Đứng thứ 2 về quy mô sản xuất sau sulfuric acid
80% lượng H3PO4: sản xuất phân bón hóa học
H3PO4 tinh khiết : sản xuất chất tẩy rửa, thực phẩm, ồ uống không cồn (soda –
cola), phụ gia kem ánh răng, dược phẩm, xử lý bề mặt kim loại gỉ… C%
H3PO4 ⬄ %P2O5; thương mại 40 – 54%; 75 –85% ậm ặc.
Hai phương pháp: phương pháp ướt (The Wet Process); phương pháp nhiệt (The Thermal Process). II. NGUYÊN LIỆU Sulfuric acid Phosphate rocks
Ca10(PO4)6(F,OH)2 Fluorapatite; Ca10(PO4)6-x(CO3)x(F,OH)2+x Francolite Than á Silicon dioxide – SiO2 Không khí Nước.
III. PHƯƠNG PHÁP ƯỚT
Đá phosphate ( ã ược làm khô, nghiền nhỏ và ưa liên tục vào lò phản ứng) cùng với
sulfuric acid dư. Phản ứng tạo thành H3PO4 và CaSO4 (gypsum – thạch cao), ược tách ra bằng cách lọc.
Hiện nay thường dùng quy trình dihydrate tạo ra CaSO4∙2H2O hoặc hemihydrate tạo ra
CaSO4∙½H2O. Quy trình hemihydrate có ưu iểm là tạo ra acid nồng ộ cao, ít tạp chất, tuy
nhiên dihydrate vẫn ược sử dụng chủ yếu.
Các khoáng chất khác ược tìm thấy trong á phosphate như silica, sắt, nhôm, kiềm, và
những chất khác, sẽ bị hòa tan một phần hoặc toàn bộ, tùy thuộc vào khả năng phản ứng
của nó. Axit HF ược tạo ra trong quá trình hòa tan quặng sẽ phản ứng với các khoáng
chất chứa silica, như sau:
Một lượng SiF4 bị bay hơi trong lò phản ứng và phần lớn của chúng bị thủy phân tạo ra
H2SiF6. Một số axit fluorosilicon này kết tủa dưới dạng natri/kali florosilicat hoặc ược
tạo phức dưới dạng canxi florosilicat và aluminosilicat có lẫn trong thạch cao.
IV. PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
Acid phosphoric tinh khiết thu ược bằng cách ốt phospho nguyên tố ể tạo diphosphor
pentaoxide, sau ó ược hòa tan trong acid phosphoric loãng. Phương pháp này tạo ra một
acid phosphoric rất tinh khiết, vì hầu hết các tạp chất có trong á ã ược loại bỏ khi ốt
phosphor trong lò iện. Tuy nhiên, ối với các ứng dụng quan trọng như dược phẩm, thực
phẩm cẩn có phân oạn xử lý bổ sung ể loại bỏ các hợp chất asen.
Phosphor nguyên tố ược sản xuất bởi một lò iện. Ở nhiệt ộ cao, một hỗn hợp của quặng
phosphat, silicat và vật liệu cacbon (than cốc, than á vv...) sản xuất Calci silicat, khí
phosphor và carbon monoxide. Khí P và CO từ phản ứng này ược làm lạnh dưới nước ể
tách phosphor rắn và bụi. Ngoài ra, khí P và CO có thể ược ốt cháy với không khí ể tạo
phosphor pentoxide và carbon dioxide. Khí sau khi ược làm nguội sơ bộ ược ưa tới hidrat
hoá tạo thành acid phosphoric.
Qúa trình này ược mô tả ngắn gọn như sau:
Đá phosphate ( ã ược làm khô, nghiền nhỏ), cát, than á ược nung trong lò iện ở 1400 – 1600 oC.
Hơi phosphorus ược oxy hóa tạo thành P2O5
Hydrate hóa P2O5 tạo thành H3PO4
Ưu iểm: Acid có ộ tinh khiết, loại bỏ ược tạp chất như Asen
Nhược iểm: Tiêu tốn năng lượng lớn( Chủ yếu Trung Quốc và Kazakhstan)
SẢN XUẤT PHÂN BÓN URE I KHÁI QUÁT CHUNG
Phân ure ược biết ến là 1 trong những loại phân bón phổ biến hiện nay Ure là
một hợp chất hưu cơ của cacbon, nito(46%) và hydro.
II Ứ NG D Ụ NG
• Trong công nghiệp
+ Dùng làm phân bón, kích thích cây phát triển mạnh +
Sản xuất chất dẻo, ặc biệt là nhựa ure-phomaldehit +
Bổ sung vào thức ăn cho ộng vật. • Trong y học
+ Thuốc da liễu, gạc lạnh, chuẩn oán sinh lý,............
III CÁC CÔNG TY TẠI VIỆT NAM SẢN XUẤT PHÂN ĐẠM
IV QUY TRÌNH SẢN XUẤT
Nguyên liệu sản xuất ure là khí sản phẩm của công nghệ sản xuất amiac chứa ến 90%
CO2 và amiac lỏng lấy dư 100 ến 125% so với tỷ lệ tỷ lượng.
Trong iều kiện như vậy hiệu suất ure theo CO2 ạt 60-70% và khi giải hyddrat karbamat sẽ
nhận ược dịch nóng lỏng chưa 35% karrbamit.
Nguyên liệu thô là amoniac và CO2
Các phản ứng chính của quá trình:
Giai oạn 1 xảy ra sự tạo thành karbamat amon Đây là phản ứng quan trọng.
2NH3 + CO2 <=> NH2COONH4 +159,1 kJ
Giai oạn 2 xảy ra sự giải hydrat karbamat ể tạo thành karbamit trong pha lỏng.
NH2COONH4 (NH2)2CO + H20 -285 kJ
Trong cái tháp này phải thực hiện 2 giai oạn: ầu tiên sau khi ra ược amoni karbamat rồi
người ta sẽ ưa sang 1 cái tháp chưng cất ể cấp nhiệt cho quá trình phân hủy ể nó thành
phân ure và nước. Mặt khác trong cái tháp này sẽ thực hiện quá trình tách sản phẩm ure
nó sẽ ở dạng lỏng và người ta sẽ ưa qua thiết bị FLASH DRUM, còn tất cả các sản phẩm
dạng hơi thì người ta sẽ ưa tuần hoàn lại nguyên liệu Vì sản phẩm dạng hơi sẽ là nguyên
liệu chưa tham gia phản ứng hết là NH3 và CO2 thêm H20. Sau khi qua thiết bị FLASH
DRUM trên ta thu ược ure 80% chưa ạt yêu cầu. Để tạo ta hạt ure người ta cần phải
tiếp tục cho vào quá trình bốc hơi chân không
Theo ta thấy nếu nồng ộ ure quá cao sẽ dẫn ến hiện tượng kết tinh mà theo yêu cầu ể ạt
ược ure 99% dạng lỏng ( vì ở dạng lỏng ta mới phun vào trong tháp tạo hạt ược)
Chính vì vậy ta phải dùng quá trình bốc hơi chân không như ã nói. Tức là ta phải hạ nhiệt
ộ xuống ể thu ược ure 99% ở dạng lỏng.
Giải thích kỹ hơn cho quá trình trên